WO2020196355A1 - 塗布装置、並びにヘッドユニット - Google Patents

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WO2020196355A1
WO2020196355A1 PCT/JP2020/012578 JP2020012578W WO2020196355A1 WO 2020196355 A1 WO2020196355 A1 WO 2020196355A1 JP 2020012578 W JP2020012578 W JP 2020012578W WO 2020196355 A1 WO2020196355 A1 WO 2020196355A1
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WO
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piece member
coating liquid
coating
slot
coating device
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Application number
PCT/JP2020/012578
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English (en)
French (fr)
Inventor
一夫 内藤
義昭 鬼頭
Original Assignee
株式会社ニコン
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Publication date
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    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05CAPPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G01B11/14Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/16Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring distance of clearance between spaced objects

Definitions

  • the present invention relates to a coating device for applying a liquid material to a body to be coated with a predetermined thickness, and a head unit incorporated in the coating device.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-062184 filed on March 28, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • slit also called a slot or lip
  • An example of a coating apparatus (explosion type die coater) by such a die coat coating method is disclosed in Patent Document 1 below.
  • Patent Document 1 a coating liquid discharged from a slit of a coating head of a die coater is applied to the surface of a flexible web with an excessive thickness, and then the excess coating liquid is scraped by the head of a bar coating device. It is disclosed to drop and control the coating layer to the desired thickness. Further, in Patent Document 1, in order to adjust the discharge amount of the coating liquid from the coating head of the die coater, the gap adjusting member for adjusting the opening gap (gap) of the slit of the coating head by the rotation of the bolt is the slit of the coating head. It is provided at each of a plurality of locations in the extending direction (longitudinal direction).
  • a plurality of spacing adjusting members are adjusted so as to compensate for the thickness distribution (concave or convex in cross section) of the coating liquid in the width direction of the web (the direction in which the slit of the coating head extends) measured in advance.
  • the coating liquid is applied so as to have the specified thickness distribution in the width direction of the web.
  • the adjustment amount (rotation amount) of the bolts of each spacing adjusting member is determined by the web. According to the empirical rule judged from the thickness distribution of the coating liquid after being coated on the surface, it will be driven into an appropriate state.
  • the coating liquid is discharged from an opening formed by extending in a slit shape in the first direction to a tip portion facing the surface of the substrate to be processed supported by the substrate support mechanism.
  • a set of facing surfaces so as to form a pair of inner wall surfaces extending in the first direction facing each other at predetermined intervals in order to form a flow path through which the coating liquid passes toward the opening of the portion.
  • a head mechanism having a slot portion composed of a slot piece member and a head mechanism provided on at least one side of the set of slot piece members correspond to the distance between the pair of inner wall surfaces or a change in the distance. It is equipped with a measurement mechanism that outputs the measured measurement signal.
  • a second aspect of the present invention is to apply a coating liquid discharged from an opening formed by extending in a slit shape in the first direction to a tip portion facing the surface of a substrate to be processed supported by a substrate support mechanism.
  • a die head mechanism composed of a pair of inner wall surfaces extending in the first direction facing each other at predetermined intervals so as to form a flow path through which the coating liquid passes, and a die head mechanism orthogonal to the first direction.
  • an opening width measuring mechanism for measuring a change in the distance between the pair of inner walls is provided.
  • a third aspect of the present invention is to apply a coating liquid discharged from an opening formed by extending in a slit shape in the first direction to a tip portion facing the surface of a substrate to be processed supported by a substrate support mechanism.
  • the coating liquid passing through the flow path by irradiating the head mechanism having the slot portion and the slot piece member constituting at least one inner wall surface of the pair of inner wall surfaces with energy rays having transparency. It is provided with an observation mechanism for observing the state of.
  • a fourth aspect of the present invention is a head unit of a die coat type coating device that discharges a coating liquid to the surface of a substrate to be processed with a predetermined thickness from an opening extending in a slit shape in the first direction.
  • the first portion facing each other at a predetermined interval.
  • a first slot piece member forming one of a pair of inner wall surfaces extending in one direction and a second slot piece member arranged to face the first slot piece member and forming the other of the pair of inner wall surfaces.
  • the slot piece member is provided, and the entire one of the first slot piece member and the second slot piece member, or a portion forming the inner wall surface is made of a dielectric material.
  • FIG. 5 is an enlarged perspective view showing the configuration of a coating head portion and a rotating drum portion of the coating apparatus shown in FIG. 1. It is a perspective view which shows the schematic structure of the support mechanism for supporting the coating head portion and moving (finely moving) in the vertical direction among the coating apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a control mechanism (control device) that processes information from a measurement unit provided in the coating device shown in FIG. 1 and controls each drive unit. It is a perspective view which shows the structure of each part in detail by disassembling the coating head part (head unit for die coating) shown in FIGS. 1 to 4.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a specific optical configuration of the sensor unit SU shown in FIGS. 2 and 6. It is an optical path diagram which exaggerated the state of convergence / divergence of each beam in the optical configuration of the sensor unit SU shown in FIG. 7 in the XZ plane.
  • FIG. 7 is an enlarged perspective view showing the arrangement of optical members (aperture diaphragm 40, lens system 41, reflection mirror 42) in the optical path portion from the aperture diaphragm 40 to the surface Cp shown in FIG. 7.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the partial cross section of the structure of the head unit DCH when the drive unit ACD for adjusting the width of the opening SS at the tip of a slot part SLT is a piezo element. It is a figure which shows the partial cross section of the structure of the head unit DCH when the drive unit ACD for adjusting the width of the opening SS at the tip of a slot part SLT is a micrometer head of a coarse and fine movement type. It is a perspective view of the whole structure of the head unit DCH2 by 2nd Embodiment seen from the lip piece member HA side. It is a perspective view which looked at the whole structure of the head unit DCH2 by 2nd Embodiment from the lip piece member HB side. FIG.
  • FIG. 5 is an end view of the entire configuration of the head unit DCH2 according to the second embodiment as viewed from the Y direction (direction in which the slot portion SLT extends). It is a perspective view which looked at the whole structure of the head unit DCH2 by 2nd Embodiment from the lower side (the opening SS side of the slot part SLT).
  • FIG. 5 is a side view of the head unit DCH3 according to the third embodiment as viewed from the Y direction (direction in which the slot portion SLT extends).
  • FIG. 5 is a cross-sectional view in which a part of the head unit DCH3 in the Y direction according to the third embodiment is cut off at a plane parallel to the XZ plane.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the configuration of the head unit DCH4 according to the fourth embodiment as viewed from the Y direction.
  • FIG. 5 is a circuit block diagram showing an example of a measurement circuit for measuring the width (or change in width) of the slot portion SLT by the eddy current sensor SK1 shown in FIG.
  • FIG. 1 to 4 are diagrams showing a schematic overall configuration of a die coat (slit coat) type coating device according to the first embodiment.
  • a stand-alone type coating device is provided in which a coating liquid is applied and dried on a flexible long sheet substrate P by a roll-to-roll method.
  • an in-line type coating device may be used instead of the stand-alone type.
  • the in-line type is a coating device in which various processing devices responsible for each of a plurality of processes for manufacturing an electronic device or the like are incorporated in a manufacturing line arranged along a transport direction of the sheet substrate P.
  • the coating apparatus of the present embodiment installed on the floor surface 1 of the installation location has a supply roll 2 around which a long sheet substrate P to be coated is wound, and a supply. Stabilizes the rollers Ra, Rb, Rc, and sheet substrate P that convey the sheet substrate P drawn from the drive unit 3 that applies rotational driving force (torque) to the roll 2 by the motor and the supply roll 2 to the die coat type coating unit 5.
  • the Z axis of the Cartesian coordinate system XYZ is the direction of gravity
  • the XY plane perpendicular to the Z axis is a horizontal plane parallel to the floor surface 1
  • the supply roll 2 the recovery roll 7, the rollers Ra to Rc, and Re to
  • the rotation center lines of Rg, nip roller NR, and rotary drum DR are installed parallel to the Y axis.
  • the coating device at the position of the roller Rg arranged on the upstream side of the recovery roll 7 with respect to the transport direction of the sheet substrate P, the average value of the thickness of the coating film on the surface of the sheet substrate P and the sheet substrate A film thickness measuring unit 12 for measuring the thickness distribution in the width direction of P (Y direction in FIG. 1) is also provided.
  • the rotary drum DR that stably supports the sheet substrate P with respect to the head unit DCH of the die coat of the coating unit 5 reduces the occurrence of uneven thickness of the coating film in the long direction (conveyance direction) of the sheet substrate P. Therefore, the main control unit 10 controls the rotation drive unit 4 including the motor so as to rotate precisely at a predetermined rotation speed.
  • the main control unit 10 applies rotational torque to the supply roll 2 so as to apply a predetermined tension to the seat substrate P passing through the rollers Ra, Rb, and Rc between the supply roll 2 and the rotary drum DR (and the nip roller NR).
  • the drive unit 3 to be applied is controlled.
  • the main control unit 10 applies a rotational torque to the recovery roll 7 so as to apply a predetermined tension to the sheet substrate P passing through the rollers Re, Rf, and Rg between the rotary drum DR and the recovery roll 7.
  • the unit 8 is controlled.
  • the main control unit 10 collects measurement information from a measurement sensor provided in the coating unit 5, and drives information (target values, parameters, etc.) to a drive mechanism (actuator) provided in the coating unit 5. , Collecting measurement information from the film thickness measuring unit 12, sending setting information (parameters such as heating temperature and wind speed) to the drying units 6A and 6B, and the like.
  • two drying units 6A and 6B are arranged along the transport direction of the sheet substrate P, and this is the coating applied to the sheet substrate P.
  • This is to cope with different drying conditions depending on the type of liquid and the coating thickness.
  • the drying gas DrA is placed in the drying unit 6A at a high wind speed in order to quickly evaporate and exhaust the solvent in the first drying unit 6A.
  • the drying unit 6B in the subsequent stage is set to flow, and is set to a relatively high temperature (90 ° C to 200 ° C) in order to sufficiently cure the coating liquid in a state where the solvent is almost removed.
  • the internal space of each of the drying units 6A and 6B is set to a predetermined temperature by an electric heater, an infrared lamp, a ceramic heater, or the like.
  • the base material of the sheet substrate P is a resin material such as PET (polyethylene terephthalate) film, PEN (polyethylene naphthalate) film, and polyimide film.
  • an ultrathin sheet having a thickness of 100 ⁇ m or less. It may be a flexible glass material formed in, a metal material such as stainless steel formed into a thin sheet by rolling or the like, or a paper material containing cellulose nanofibers.
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view showing the arrangement and configuration of the head unit (head mechanism) DCH and the rotating drum DR of the coating unit 5 in the coating apparatus shown in FIG.
  • the metal rotary drum DR has a shaft Sft that is coaxially attached to the rotation center line AXo and is provided with torque from the rotation drive unit 4, and a cylindrical outer peripheral surface DRa having a radius ⁇ d from the center line AXo. ..
  • the shaft Sft is fixed to the body frame of the coating device via a bearing so that the center line AXo is parallel to the floor surface 1 (XY surface) and parallel to the Y axis, and is rotated clockwise in the XZ surface.
  • the rubber nip roller NR is arranged so as to nip the seat substrate P at a position below the shaft Sft of the outer peripheral surface DRa of the rotating drum DR when viewed in the XZ plane perpendicular to the center line AXo. ..
  • the sheet substrate P is conveyed substantially horizontally in the + X direction toward the nip roller NR, and then is conveyed to a position above the rotating drum DR while being wound around the outer peripheral surface DRa of the rotating drum DR, and is conveyed substantially horizontally from there. It is conveyed at a constant speed in the direction.
  • the head unit DCH discharges the coating liquid Lq onto the surface of the sheet substrate P at the uppermost position of the outer peripheral surface DRa of the rotary drum DR.
  • the head unit (head mechanism) DCH in the present embodiment is a pair of lip piece members (also referred to as slot piece members) HA and HB which are formed elongated in the Y direction and are coupled in the X direction, and Y of the head unit DCH. It is composed of a lip piece member HA and an end plate HC combined with HB at each of both ends in the direction.
  • a manifold MH storage unit
  • a slot portion SLT through which the coating liquid Lq is passed is formed so as to extend in the ⁇ Z direction from the lower end portion of the manifold MH.
  • the slot portion SLT is formed at a portion where the pair of lip piece members HA and HB are connected, and the width of the slot portion SLT in the X direction is several ⁇ m to several depending on the viscosity of the coating liquid Lq and the set coating thickness. It is set to 10 ⁇ m.
  • the length of the slot portion SLT in the Y direction is set to be smaller than the width of the sheet substrate P in the Y direction.
  • the lowermost end of the slot portion SLT has a slit-shaped opening, and the coating liquid Lq is discharged at a uniform flow rate.
  • the coating liquid Lq is pressurized into the manifold MH in the head unit DCH via the supply tube ST connected to the side surface of the lip piece member HB located in the ⁇ X direction of the pair of lip piece members HA and HB. It is supplied in the state of being. As a result, the coating liquid Lq is filled in the manifold MH with a predetermined pressure, passes through the slot portion SLT, and is discharged toward the sheet substrate P.
  • the lip piece member HA in order to measure the X-direction spacing (lip spacing, slot width) of the slot portion SLT (or slit-shaped opening) in the head unit DCH, is made of optical glass, quartz, or the like. It is made of a transparent glass material or a transparent resin material such as acrylic or cycloolefin polymer (COP). These glass materials and resin materials are dielectric materials having high electrical insulation.
  • a sensor unit (opening width measuring mechanism) SU for measuring the interval of the slot portion SLT (or slit-shaped opening) in the X direction is provided at a predetermined interval in the Y direction. Multiple are arranged in.
  • the lip piece member HB is made of a metal material such as stainless steel (SUS) so that the spacing (lip spacing, slot width) in the X direction of the slot portion SLT can be finely adjusted.
  • a drive unit (actuator) ACD for finely adjusting the interval of the slot portion SLT (or slit-shaped opening) in the X direction is provided at a predetermined interval in the Y direction. Multiple are arranged.
  • the deviation (width) of the width of the slot portion SLT in the Y direction even during the coating operation. Error distribution) can be measured in real time.
  • the drive unit ACD may be a conventional manual adjustment mechanism using screws as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-007571, but in the present embodiment, an automatic automatic adjustment mechanism incorporating an actuator that generates thrust is incorporated. Use as an adjustment mechanism.
  • the sensor unit SU has the width of the slot portion SLT (interval in the X direction) via the lip piece member HA made of the light-transmitting glass material, that is, the X of the coating liquid Lq filled in the slot portion SLT. It is configured to measure the thickness in the direction optically. Therefore, the light (beam) as the energy ray for measurement of the sensor unit SU is set in the wavelength band having transparency with respect to the coating liquid Lq.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a support mechanism for supporting the head unit DCH of the coating unit 5 of the coating device shown in FIG. 1 and moving it in the vertical direction (Z direction).
  • the illustration of the sensor unit SU shown in 2 is omitted.
  • fixing members 20A and 20B are attached to both ends of the head unit DCH in the Y direction, and each of the fixing members 20A and 20B is along guide members 21A and 21B extending in the Z direction. It is supported so that it can be moved in the vertical direction.
  • the guide members 21A and 21B are fixed to the body frame of the coating device, and the upper portions of the guide members 21A and 21B are Z-driven to drive the piston portions 23A and 23B coupled to the upper end of the head unit DCH in the Z direction. Parts 22A and 22B are provided.
  • the Z drive units 22A and 22B retract the head unit DCH upward from the outer peripheral surface DRa when the tip end portion of the seat substrate P is hung on the outer peripheral surface DRa of the rotary drum DR, or the slit at the lower end portion of the head unit DCH.
  • the head unit DCH is moved up and down in order to set (finely adjust) the gap between the shaped opening (lip opening, slot opening) SS and the surface of the sheet substrate P to a predetermined amount. Further, by individually adjusting the driving amount of the piston portion 23A by the Z driving unit 22A in the Z direction and the driving amount of the piston portion 23B by the Z driving unit 22B in the Z direction, the Y of the opening SS of the head unit DCH is adjusted.
  • the parallelism in the Y direction between the edge edge extending in the direction and the surface of the sheet substrate P can be finely adjusted.
  • the Z drive units 22A and 22B may be a manual drive mechanism using a coarse and fine micrometer head using a feed screw, but in the present embodiment, the Z drive unit 22A and 22B are an automatic drive mechanism incorporating an actuator that generates thrust.
  • FIG. 4 is a block diagram of a control system showing a connection relationship between each drive unit in the coating unit 5 of the coating apparatus shown in FIGS. 1 to 3 and the coating control unit 10A provided in the main control unit 10. Is.
  • the coating unit 5 in addition to the head unit DCH shown in FIGS. 2 and 3, the plurality of sensor units SU, the plurality of drive units ACD, and the Z drive units 22A and 22B, each of the plurality of sensor units SU With the measurement processing unit 30 that inputs the measurement signal from the head unit DCH and outputs the measurement information 30A regarding the width of the slot portion SLT of the head unit DCH in the X direction or the error distribution of the width in the Y direction to the coating control unit 10A.
  • a drive control unit 31 that outputs a drive signal to each of the plurality of drive units ACD is provided based on the command information 31A from the coating control unit 10A. Further, the coating unit 5 has a pump 33 that sucks up the coating liquid Lq in the tank 32 via the tube STa and supplies it to the supply tube ST connected to the manifold MH in the head unit DCH, and the coating to be supplied.
  • a pressure gauge 34 for measuring the pressure of the liquid Lq is provided. The measurement information 34A measured by the pressure gauge 34 is sent to the coating control unit 10A, and the coating control unit 10A servos the pump 33 so that the pressure of the coating liquid Lq supplied to the head unit DCH becomes the target value. Control.
  • the coating control unit 10A inputs the measurement information 12A from the film thickness measuring unit 12 shown in FIG. 1, generates correction information according to the thickness and thickness unevenness of the coated coating liquid Lq, and drives the coating liquid Lq. It also has a function of sending command information 31A for correction to the control unit 31. Further, the coating control unit 10A servo-controls the rotation drive unit 4 to rotate the rotary drum DR at a target rotation speed, and servo-controls the Z drive units 22A and 22B to raise the head unit DCH in the Z direction. Adjust the position. Further, the coating control unit 10A is connected to a warning device 36 for urgently stopping the coating operation or generating a warning message in response to a defect (error) that may occur during the coating operation. ing. The alarm device 36 determines whether or not the coating operation is possible and whether or not the operating conditions (parameters) are appropriate based on various measurement information collected in the coating control unit 10A, generated drive control information, and the like. Also input the stop signal from the emergency stop button.
  • the radius is substantially the same as the radius ⁇ d of the rotating drum DR, coaxially with the shaft Sft of the rotating drum DR (board support mechanism).
  • a scale disk for measuring an encoder is provided, and a scale (scale portion) engraved in a grid pattern along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the scale disk may be provided by the encoder head. Then, it is preferable to servo-control the rotary drive unit 4 by using the peripheral speed of the outer peripheral surface DRa of the rotary drum DR obtained based on the measurement signal (two-phase signal having a phase difference of 90 ° or the like) output from the encoder head. ..
  • the reading position of the encoder head and the discharge position (coating position) of the coating liquid Lq of the head unit DCH are arranged in substantially the same direction, whereby the rotary drum DR is arranged. Since the unevenness of the peripheral speed of the outer peripheral surface DRa can be measured with high accuracy at the coating position, the unevenness of the peripheral speed can be sufficiently suppressed by the servo control.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the structure of the head unit DCH of the coating unit 5 in the present embodiment in an exploded manner.
  • the head unit DCH has a structure in which a lip piece member HA made of a light-transmitting glass material (quartz or the like) and a lip piece member HB made of metal (SUS or the like) are bonded together. There is.
  • the end plate HC shown in FIG. 2 is not shown.
  • the lip piece member HA is formed in an elongated plate shape in the Y direction, and has a surface HA1 (also referred to as an inner wall surface HA1) on the side (inside) facing the lip piece member HB of the lip piece member HA and an opposite side (outside).
  • the surface HA2 (also called the outer wall surface HA2) is set parallel to the YZ surface, and its thickness (distance between the surface HA1 and the surface HA2 in the X direction) is the thickness of the coating liquid Lq filled in the manifold MH and the slot portion SLT. It is set so that it will not be significantly deformed by pressure.
  • the surface HA1 of the lip piece member HA is one surface (inner wall surface) of the slot portion SLT, the entire surface is finished into a uniform flat surface by optical polishing or the like.
  • the outer surface HA3 connected in the ⁇ Z direction (lower side) with respect to the outer surface HA2 of the lip piece member HA is processed so that the thickness between the lip piece member HA and the inner surface HA1 becomes smaller.
  • the outer surface HA3 is formed parallel to the inner surface HA1, and the plurality of sensor units SU shown in FIG. 2 measure the width of the slot portion SLT from the outer surface HA3 in the X direction.
  • the tip HA4 of the surface tapered in the ⁇ Z direction (lower side) from the outer surface HA3 of the lip piece member HA is a slit-shaped opening (lip opening, slot opening) shown in FIG. 3 or FIG. ) This is the part that becomes the edge extending in the Y direction of SS.
  • the actual tip HA4 is polished so that the width in the X direction is about 0.5 mm to several mm and is parallel to the XY plane, or is rounded in the XZ plane with a fine radius of curvature. There is. Further, a plurality of holes HA5 through which the fastening screw FS for bonding with the lip piece member HB is formed are formed on both ends in the Y direction and the ends in the + Z direction (upper side) of the lip piece member HA. ..
  • the lip piece member HB is formed in an elongated plate shape in the Y direction, and is in the XZ plane with respect to the inner surfaces HB2 and HB3 of the lip piece member HB which are contacted and fastened to the inner surface HA1 of the lip piece member HA.
  • the manifold MH recessed in a semicircular shape and the other surface (inner wall surface) of the slot portion SLT are uniformly recessed by polishing by the distance between the surface HB2 and the slot portion SLT in the X direction. It has a flat surface HB1 (also referred to as an inner wall surface HB1).
  • the length of the surface HB1 in the Y direction corresponds to the width of the surface HB1 in the Y direction that can be applied on the sheet substrate P, and the tip portion HB4 of the surface HB1 in the ⁇ Z direction (lower) is shown in FIG. 3 or the slit-shaped opening (lip opening, slot opening) SS shown in FIG. 4 is a portion that becomes an edge extending in the Y direction.
  • a plurality of screw holes HB5 into which fastening screws FS are screwed are formed on the surfaces HB2 and HB3 arranged so as to surround the manifold MH inside the lip piece member HB and the surface HB1 forming the slot portion SLT. .. Further, as shown in FIG.
  • the manifold MH is formed with a port portion (opening) ST'for flowing the coating liquid Lq from the supply tube ST.
  • a pressurized coating liquid Lq is provided at the interface between the surface HA1 and the surfaces HB2 and HB3 where the lip piece member HA and the lip piece member HB bonded by a plurality of fastening screws FS come into contact with each other.
  • An ultra-thin packing sheet material is sandwiched to prevent oozing out.
  • the uniformity of the thickness of the coating liquid Lq coated on the sheet substrate P in the Y direction can be ensured.
  • Fastening screw Cannot be fastened with FS or the like.
  • the lip piece members HA and HB near the opening SS are deformed so as to bulge outward from each other, and as a result, the opening The slit width at SS becomes uneven in the Y direction, and the thickness of the applied coating liquid Lq becomes uneven. Therefore, in the present embodiment, the change in the width of the slot portion SLT (slit of the opening SS) in the X direction is optically measured by using the sensor unit SU.
  • FIG. 6 is a diagram showing the arrangement relationship between the partial cross section of the head unit DCH shown in FIG. 5 cut along a plane parallel to the XZ plane and the sensor unit SU in the present embodiment.
  • the sensor unit SU in the present embodiment is each of two measurement light beams BMa and BMb displaced in the Z direction from the outer surface HA3 of the light-transmitting lip piece member HA. Is projected toward the slot portion SLT along the optical axis AXm, and the reflected beam of the light beam BMa on the inner surface HA1 of the lip piece member HA and the light beam BMb on the inner surface HB1 of the lip piece member HB.
  • the coating liquid Lq is flowed in the slot portion SLT at a constant flow rate in the ⁇ Z direction (downward), and the coating liquid Lq discharged from the opening SS (tip HA4, HB4) at the tip is a sheet substrate.
  • Reflective films RFa and RFb are formed on the surface with a noble metal such as acid-resistant and alkali-resistant gold (Au) or a substance having acid resistance and alkali resistance.
  • the reflective film RFa and the reflective film RFb have a thickness of 1 ⁇ m or less by vacuum deposition or the like at positions displaced in the Z direction corresponding to the amount of displacement of the projected light beams BMa and BMb in the height direction (Z direction).
  • the reflective films RFa and RFb sandwich the height position of the optical axis AXm. It may be formed continuously in a belt shape in the Y direction in a state of being displaced in the Z direction.
  • the wavelengths of the light beams BMa and BMb are such that when the coating liquid Lq is a photosensitive coating liquid having a photosensitive sensitivity mainly in the wavelength band in the ultraviolet region (wavelength 450 nm or less) such as a photoresist or an ultraviolet curable resin.
  • the wavelength band is set to be non-photosensitive, which is longer than the wavelength band of the photosensitive sensitivity.
  • the light beam BMa may be set in the infrared region (wavelength 700 nm or more).
  • the sensor unit SU shown in FIG. 6 concentrates the light beam BMa as spot light on the reflective film RFa of the surface HA1 and also concentrates the light beam BMb as spot light on the reflective film RFb of the surface HB1.
  • the width ⁇ Sg of the slot portion SLT is measured based on the amount of displacement (focus offset amount) in the X direction between the focusing point of the light beam BMa and the focusing point of the light beam BMb.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a specific optical configuration of the sensor unit SU using the two light beams BMa and BMb. In FIG.
  • the light beam BMa for measurement and the beam BM that is the source of the BMb are emitted from a semiconductor laser light source, an LED, or the like, shaped into a parallel light flux having a constant diameter by a lens system (not shown), and then an aperture diaphragm.
  • the circular aperture of (NA diaphragm) 40 is irradiated, and the intensity distribution of 1 / e 2 or less at the base of the beam BM is cut.
  • the beam BM (parallel light beam) transmitted through the circular aperture of the aperture diaphragm 40 is focused by the lens system 41, reflected at 90 degrees by the reflection mirror 42, travels parallel to the optical axis AXm, and becomes a beam waist at the surface Cp.
  • the beam BM incident on the polarization beam splitter PBS1 is linearly polarized light in the Y direction, and the polarization separation surface of the polarization beam splitter PBS1 (the surface inclined by 45 ° with respect to the XY plane) is the beam BM from the plane Cp.
  • the beam BM transmitted as it is and transmitted through the 1/4 wave plate QP1 is converted into circularly polarized light and incident on the lens system L1.
  • the optical axis of the lens system L1 corresponds to the optical axis AXm shown in FIG.
  • the main ray (center ray) of the beam BM reflected by the reflection mirror 42 is parallel to the optical axis AXm and the optical axis. It is incident on the lens system L1 in a state of being eccentric by a certain amount in the ⁇ Z direction from AXm.
  • the beam BM transmitted through the 1/4 wave plate QP1 becomes an optical beam BMa, and the surface of the lip piece member HA via a relay optical system (imaging optical system) composed of the lens system L1 and the lens system L2. It is projected in a telecentric state on the reflective film RFa formed on HA1.
  • the relay optical system by the lens systems L1 and L2 is set so that the surface Cp behind the reflection mirror 42 and the reflection film RFa (plane HA1) are optically coupled (imaging relationship). Therefore, the light beam BMa emitted from the lens system L2 is set to a convergent luminous flux that becomes spot light on the reflective film RFa.
  • the relay optical system by the lens system L1 and the lens system L2 is a telecentric reduction imaging system
  • the pupil surface Ep is the lens system L2 rather than the intermediate position between the lens system L1 and the lens system L2. I'm on the side.
  • the reflected beam of the light beam BMa projected as spot light on the reflective film RFa travels backward through the lens system L2, the pupil surface Ep, and the lens system L1 and reaches the 1/4 wave plate QP1. Since the reflected beam that travels backward on the 1/4 wave plate QP1 and is incident on the polarized beam splitter PBS1 is converted into linearly polarized light in the Z direction by the action of the 1/4 wave plate QP1, the polarization separation of the polarized beam splitter PBS1.
  • the polarization beam splitter PBS2 has the same characteristics as the polarization beam splitter PBS1, and is arranged at a position where the polarization beam splitter PBS1 is rotated by 180 ° about the optical axis AXm.
  • the reflected beam that travels from the polarized beam splitter PBS1 in the + Z direction and enters the polarized beam splitter PBS2 is reflected at 90 ° so as to travel in the ⁇ X direction at the polarization separation surface of the polarized beam splitter PBS2, and the 1/4 wavelength plate QP2 is pressed.
  • the main ray (center ray) that is transmitted becomes an optical beam BMb that travels parallel to the optical axis AXm, and is incident on the lens system L1 of the relay optical system.
  • the reflected beam from the polarizing beam splitter PBS1 to the polarizing beam splitter PBS2 converges so as to be a beam waist at a position between the polarizing beam splitter PBS1 and the polarizing beam splitter PBS2, and then diverges to the polarizing beam splitter PBS2.
  • the light beam BMb transmitted through the 1/4 wave plate QP2 is incident on the lens system L1 in a state of being eccentric in the + Z direction with respect to the optical axis AXm, passes through the pupil surface Ep and the lens system L2, and is formed on the lip piece member HB. It is projected in a telecentric state on the reflective film RFb formed on the surface HB1.
  • the reflected beam of the light beam BMb projected as spot light on the reflective film RFb travels backward through the lens system L2, the pupil surface Ep, and the lens system L1 and reaches the 1/4 wave plate QP2.
  • the reflected beam incident on the polarizing beam splitter PBS2 by reversing the 1/4 wave plate QP2 is converted into linearly polarized light in the Y direction by the action of the 1/4 wave plate QP2. As it is, it reaches the pinhole plate 43.
  • the reflected image of the spot light formed on the reflective film RFb is magnified and projected by the relay optical system (lens system L1 and L2).
  • the pinhole plate 43 When there is no variation in the width ⁇ Sg of the slot portion SLT, the reflected image of the spot light projected on the pinhole plate 43 has the smallest diameter and has a sharp intensity distribution. Therefore, the pinhole plate 43 is provided with pinholes corresponding to the diameter when the reflected image of the spot light is in the sharpest state, and the back side of the pinhole plate 43 is a reflected beam transmitted through the pinhole.
  • a photo sensor 44 that outputs a photoelectric signal 44A according to the amount of light (intensity) is provided.
  • the photo sensor 44 may be an element having high sensitivity in the wavelength range of the beam BM, and is composed of a silicon photodiode (SPD) or the like.
  • the sensor unit SU of FIG. 7 when the width ⁇ Sg of the slot portion SLT is maintained unchanged from the design value, the rear surface Cp of the lens system 41, the reflective film RFa, and the two polarizing beam splitters PBS1 The plane Cp'that becomes the beam waist between PBS2, the reflective film RFb, and the pinhole plate 43 are set to be in a conjugate relationship with each other. That is, the sensor unit SU in FIG. 7 is configured as a confocal optical sensor.
  • FIG. 8 is an optical path diagram showing such a conjugate relationship and the state of convergence / divergence of each beam exaggerated in the XZ plane, and the width ⁇ Sg of the slot portion SLT filled with the coating liquid Lq is the design value. It is assumed that the amount of fluctuation (error amount) of the width ⁇ Sg is zero.
  • the beam BM from the light source converged by the lens system 41 shown in FIG. 7 becomes a beam waist at the surface Cp and then becomes a divergent light beam, and becomes a polarization beam splitter PBS1, 1/4. It passes through the wave plate QP1 and is telecentically incident on the lens system L1 in the front stage of the relay optical system as an optical beam BMa at a position eccentric in the ⁇ Z direction from the optical axis AXm.
  • the light beam BMa that has passed through the lens system L1 travels so that its main ray passes diagonally through the center of the pupil surface Ep (the position of the optical axis AXm) and is incident on the lens system L2 at the subsequent stage of the relay optical system.
  • the light beam BMa emitted from the lens system L2 becomes a convergent light beam, and its main ray (center ray) is telecentric in a telecentric state parallel to the optical axis AXm and is incident from the surface HA3 of the lip piece member HA and spot light on the reflection film RFa. It is focused so that it becomes (beam waist). Therefore, in this state, the surface Cp and the reflective film RFa are set to an optically conjugated relationship (imaging relationship) by the relay optical system (lens systems L1 and L2).
  • the reflected beam BMa'of the light beam BMa projected on the reflective film RFa travels backward in the same optical path as the light beam BMa and is incident on the relay optical systems (L1, L2).
  • the reflected beam BMa'emitted from the lens system L2 of the relay optical system has a converging light beam that becomes a beam waist at the surface Cp, but due to the action of the 1/4 wave plate QP1 and the polarization beam splitter PBS1, the polarization beam splitter PBS2 Since it is reflected in the direction of (+ Z direction), it is focused so as to be a beam waist at the plane Cp'parallel to the XY plane.
  • the plane Cp' is generated between the polarizing beam splitter PBS1 and the polarizing beam splitter PBS2.
  • the plane Cp' is the polarization beam splitter PBS1.
  • the distance from the polarization splitting surface of is equal to the distance from the plane Cp to the polarization splitting surface of the polarizing beam splitter PBS1.
  • the light beam BMb is incident on the lens system L1 of the relay optical system in a telecentric state.
  • the light beam BMb that has passed through the lens system L1 travels so that its main ray passes diagonally through the center of the pupil surface Ep (the position of the optical axis AXm) and is incident on the lens system L2 of the relay optical system.
  • the light beam BMb emitted from the lens system L2 becomes a converging light beam, and its main ray (center ray) is telecentric in a telecentric state parallel to the optical axis AXm and is incident from the surface HA3 of the lip piece member HA, so that the coating liquid of the slot portion SLT is applied. It passes through Lq and is focused so as to become spot light (beam waist) on the reflective film RFb.
  • the surface Cp'and the reflective film RFb are set to an optically conjugated relationship (imaging relationship) by the relay optical system (L1, L2).
  • the reflected beam BMb'of the light beam BMb projected on the reflective film RFb travels backward in the same optical path as the light beam BMb and is incident on the relay optical systems (L1, L2).
  • the reflected beam BMb'emitted from the lens system L2 of the relay optical system has a converging light beam that becomes a beam waist at the plane Cp', but due to the action of the 1/4 wave plate QP2 and the polarizing beam splitter PBS2, the polarizing beam splitter The PBS2 is transmitted in the + X direction and is focused so as to be a beam waist at the pinhole position of the pinhole plate 43 arranged parallel to the YZ plane.
  • the distance from the polarization splitting surface of the polarization beam splitter PBS2 of the pinhole plate 43 is from the plane Cp'to the polarization separation surface of the polarizing beam splitter PBS2. Is equal to the distance to.
  • the reflected beam BMb'transmitting through the pinhole plate 43 when the light beam BMa becomes the beam waist at the position of the reflective film RFa and the light beam BMb becomes the beam waist at the position of the reflective film RFb, the reflected beam BMb'transmitting through the pinhole plate 43.
  • the amount of light is maximum, and the level of the photoelectric signal 44A output from the photo sensor 44 is the maximum value.
  • the entire sensor unit SU shown in FIG. 8 ( The holding housing) is displaced in the X direction together with the lip piece member HA (or the lip piece member HB), and the optical path length between the reflective film RFa (or the reflective film RFb) and the relay optical system (lens system L2) is increased. It shall not change. Therefore, the intensity change of the photoelectric signal 44A from the photosensor 44 of the sensor unit SU in FIG.
  • FIG. 9 is an enlarged perspective view showing an optical path portion from the aperture diaphragm 40 shown in FIG. 7 to the surface Cp.
  • the lens system 41 that injects the beam BM emitted as a parallel light beam from the aperture diaphragm 40 is composed of two lenses 41a and 41b, of which the lens holding the lens 41a on the aperture diaphragm 40 side is held.
  • the mount 41c is provided so as to be movable in the optical axis direction with a predetermined stroke by a linear actuator (small ultrasonic motor or linear motor) 50.
  • the moving position is measured by the position information 51A output from the linear scale (encoder) 51.
  • the position of the beam waist (condensing position) of the beam BM passing through the surface Cp is set within a certain range centered on the surface Cp, and the relay optical system It can be moved in the direction (X direction) along the optical axis AXm of (L1, L2).
  • the lens 41a is moved to the intermediate position (neutral position) of the moving stroke of the linear actuator 50, the beam waist of the beam BM is located at the surface Cp, and the lens 41a is moved to the most aperture stop 40 side of the moving stroke of the linear actuator 50.
  • the beam waist of the beam BM shifts to the focusing position Cpa, and when the lens 41a is moved to the lens 41b side of the moving stroke of the linear actuator 50, the beam waist of the beam BM shifts to the focusing position Cpb.
  • the measurement processing unit 30 shown in FIG. 4 provides position information in the optical axis direction (Y direction in FIGS. 7 and 9) of the lens 41a measured by each linear scale 51 of the sensor unit SU. Based on 51A and the intensity change of the photoelectric signal 44A from the photosensor 44 shown in FIGS. 7 and 8, the fluctuation amount (error amount) of the width ⁇ Sg of the slot portion SLT and the distribution of the fluctuation amount in the Y direction. And so on, the measurement information 30A is generated. Since the position of the beam waist of the beam BM shifts in the optical axis direction between the focusing position Cpa and the focusing position Cpb by driving the linear actuator 50, such a shift is also called a focus shift. .. The focus shift can be similarly realized by a configuration in which the entire lens system 41 (two lenses 41a and 41b) is moved in the optical axis direction by a linear actuator 50.
  • the beam waist (condensing point) of the beam BM is located at the surface Cp, and as described in FIG. 8, the relay optical system ( The light beam BMa for measurement emitted from L1 and L2) is focused on the reflective film RFa so as to be a beam waist.
  • the reflected beam BMa'from the reflecting film RFa is reflected by the polarization separating surface of the polarizing beam splitter PBS1, condensed so as to be a beam waist at the plane Cp', and further reflected by the polarizing beam splitter PBS2 for measurement.
  • the light beam BMb is projected onto the reflective film RFb.
  • the photoelectric signal 44A of the photosensor 44 has the highest intensity value.
  • the width ⁇ Sg changes in the direction of increasing or decreasing with respect to the design value (initial value)
  • the photoelectric signal 44A becomes a value lower than the highest intensity value. This is because the reflected beam BMb'from the reflective film RFb is focused on the pinhole plate 43 in a defocused state (a state in which the diameter of the spot light is blurred and widened) without becoming a beam waist. This is because the amount of light of the reflected beam BMb'transmitting through the light is reduced.
  • FIG. 10 is a graph schematically showing how the intensity of the photoelectric signal 44A output from the photo sensor 44 changes when the lens 41a is moved at a constant speed.
  • FIG. 10A is a graph showing an example of a position change of the lens 41a in which the horizontal axis is time and the vertical axis is the moving position of the lens 41a.
  • Each of (D) is a graph showing an example of a signal intensity change in which the horizontal axis is time and the vertical axis is the intensity value of the photoelectric signal 44A.
  • the lens 41a stands still at the limit position + LMP on the plus side of the movement stroke + LMP (for example, the position on the most aperture diaphragm 40 side in FIG.
  • the intensity of the photoelectric signal 44A from the photo sensor 44 changes as shown in FIG. 10 (B).
  • the lens 41a is in the neutral position at time T2 as shown in FIG. 10A, the intensity of the photoelectric signal 44A becomes the maximum value as shown in FIG. 10B.
  • the measurement processing unit 30 shown in FIG. 4 has position information 51A (up / down pulse signal for measurement by a digital counter) output from the linear scale 51 shown in FIG. 9 between the time T1 and the time T3.
  • the intensity value of the photoelectric signal 44A is converted into a digital value by an analog-to-digital converter (ADC), and the signal waveform of FIG.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the measurement processing unit 30 analyzes the waveform stored in the waveform memory and identifies the position Px of the lens 41a corresponding to the maximum value in the waveform. Further, the measurement processing unit 30 determines that the width ⁇ Sg of the slot unit SLT has not changed if the specified position Px is within the allowable range with respect to the neutral position.
  • the intensity of the photoelectric signal 44A is the maximum value (time Ta or time Tb) at a position (time Ta or time Tb) deviated from the neutral position (initial position) by more than an allowable range. Peak value).
  • the position Pxa of the lens 41a at which the intensity of the photoelectric signal 44A is the maximum value is shifted in the positive direction by the amount of deviation ⁇ Esa from the neutral position, and in the case of FIG. 10D, the photoelectric signal 44A
  • the position Pxb of the lens 41a, which has the maximum intensity, is shifted from the neutral position in the negative direction by the amount of deviation ⁇ Esb.
  • the deviation amounts ⁇ Esa and ⁇ Esb are proportional to the fluctuation amount of the width ⁇ Sg of the slot portion SLT from the initial value.
  • the amount of fluctuation from the initial value of the width ⁇ Sg of the slot portion SLT is ⁇ g
  • the amount of deviation of the position Px of the lens 41a from the initial position when the intensity of the photoelectric signal 44A becomes the maximum value is ⁇ Es, and the proportionality constant.
  • the proportionality constant k can be uniquely set from design conditions such as the magnification and focal length of the relay optical systems (lens systems L1 and L2) of the sensor unit SU shown in FIG. 7 (or FIG. 8). The sweep operation of the lens 41a as shown in FIG.
  • the 10A is executed a plurality of times between the limit position + LMP and the limit position-LMP, and the waveform of each sweep operation of the photoelectric signal 44A obtained during that time is stored in the waveform memory.
  • the peak position may be specified by averaging a plurality of waveforms stored in each sweep operation.
  • the measurement processing unit 30 measures with each of the sensor units SU.
  • the peak position in the waveform of the photoelectric signal 44A is obtained, and the fluctuation amount ⁇ g and the width ⁇ Sg of the width ⁇ Sg of the slot portion SLT at each measurement position (projection position of the optical beam BMa and BMb for measurement) are measured.
  • FIG. 11 is an exaggerated view of the deformation of the inner wall surface HA1 of the lip piece member HA and the inner wall surface HB1 of the lip piece member HB forming the width of the slot portion SLT in the XY plane. ..
  • the width ⁇ Sg which is the distance between the wall surface HA1 and the wall surface HB1 becomes larger than the initial width ⁇ Sg0.
  • the central portion of the slot portion SLT in the Y direction is deformed so that its width ⁇ Sg swells to the maximum.
  • the six sensor units SU1 to SU6 are arranged at regular intervals along the longitudinal direction (Y direction) of the slot portion SLT.
  • the measurement processing unit 30 in FIG. 4 actually performs the slot unit SLT at each measurement position based on the photoelectric signal 44A (FIG. 8) and the position information 51A (FIG. 9) from each of the sensor units SU1 to SU6.
  • the widths ⁇ Sg1 to ⁇ Sg6 and the fluctuation amount ⁇ g1 to ⁇ g6 from the initial width ⁇ Sg0 are obtained.
  • These actual values of the widths ⁇ Sg1 to ⁇ Sg6 and the values of the fluctuation amounts ⁇ g1 to ⁇ g6 are sent to the coating control unit 10A of FIG. 4 as measurement information 30A.
  • the actual values of the widths ⁇ Sg1 to ⁇ Sg6 and the values of the fluctuation amounts ⁇ g1 to ⁇ g6 by the sensor units SU1 to SU6 are measured (updated) at regular interval times.
  • the interval time can be set to an arbitrary time according to the frequency of temporal changes in the fluctuation amount ⁇ g of the width ⁇ Sg of the slot portion SLT and the slowness of the changes. For example, when the change of the fluctuation amount ⁇ g occurs in a short time, the interval time is set to about several seconds, and when the change of the fluctuation amount ⁇ g occurs slowly in time, the interval time is in minutes (or 30 seconds). ) Is set.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a display screen DSP of a control monitor device (display) provided in the coating control unit 10A (or the main control unit 10 in FIG. 1) of FIG.
  • each of the current widths ⁇ Sg1 to ⁇ Sg6 of the slot portion SLT of the head unit DCH is based on the measurement information 30A sent from the measurement processing unit 30 to the coating control unit 10A.
  • the bar graphs Bg1 to Bg6 having a height corresponding to the value of are displayed in an arrangement corresponding to the arrangement of the sensor units SU1 to SU6.
  • Each length (height) of the bar graphs Bg1 to Bg6 corresponds to the measured actual value of the widths ⁇ Sg1 to ⁇ Sg6. Further, among the bar graphs Bg1 to Bg6, the bar graphs Bg2 to Bg5 outside the permissible range ⁇ ⁇ set around the width ⁇ Sg0 (initial width ⁇ Sg0) which is the initial value of the width ⁇ Sg are from the initial width ⁇ Sg0. The fluctuation amounts of ⁇ g2 to ⁇ g5 are color-coded and displayed.
  • Directional distribution GF is displayed.
  • the distribution GF includes the viscosity of the coating liquid Lq and the slot SLT, in addition to the distribution of the current widths ⁇ Sg1 to ⁇ Sg6 (the width of the opening SS at the tip in the X direction) of the slot portion SLT displayed at the bottom of the display screen DSP.
  • the coating control unit 10A (or FIG. The main control unit 10) in 1 is displayed as a result of performing the simulation.
  • the operator By looking at the display screen DSP, the operator (operator) can intuitively grasp the thinnest part (position in the Y direction) and the thickest part (position in the Y direction) in the distribution GF.
  • the bar graphs Bg1 to Bg6 shown on the display screen DSP of FIG. 12 are shown in a state of being largely out of the permissible range ⁇ ⁇ , but during the actual coating operation, the drawings are shown.
  • Each of the plurality of drive units ACD so that each of the fluctuation amounts ⁇ g1 to ⁇ g6 measured by the measurement processing unit 30 by the drive control unit 31 and the plurality of drive units ACD described in 2 or FIG. 4 becomes almost zero.
  • the "Adjust" button CB displayed at the lower right of the display screen DSP in FIG. 12 corresponds to the measured values of the widths ⁇ Sg1 to ⁇ Sg6 of the slot portions SLT measured by the sensor units SU1 to SU6 and the initial width ⁇ Sg0. It is a button for executing a calibration operation for calibrating the relationship and the neutral position of the lens 41a during the moving stroke.
  • First drive unit ACD (electric type)
  • the tip portion HB4 that defines the opening SS at the tip of the lip piece member HB is provided. It is desirable to have a structure that easily elastically deforms even a small actuator with a small thrust.
  • a thin plate capable of easily changing the width ⁇ Sg (interval) of the slot portion SLT close to the opening SS by being deformed by an external force is used as a lip piece member.
  • the width of the slot SLT is provided along the inner wall surface HB1 of the HB, and the thin plate is deformed by an electric actuator such as a piezo element that utilizes the strain (expansion and contraction) of the piezoelectric material and a heat bolt that utilizes the thermal expansion of metal.
  • the configuration may be configured to correct unevenness in the longitudinal direction (Y direction) of ⁇ Sg.
  • FIG. 13 is a diagram showing a partial cross section of the head unit DCH when the inner wall surface HB1 of the slot portion SLT is formed of a thin metal plate TP and the drive unit ACD is a piezo element whose total length is extended according to the applied voltage. ..
  • the drive unit ACD is provided at each of a plurality of discrete positions along the Y direction so that the expansion / contraction direction is about 45 ° with respect to each of the Z axis and the X axis.
  • a hinge portion Hgs having a reduced thickness in the X direction is extended in the Y direction.
  • An action portion HBp that receives a thrust (pushing pressure) when the drive unit ACD is extended is formed on the lower side (-Z direction) of the hinge portion Hgs, which is a part of the lip piece member HB.
  • a metal backup member BU that supports the drive unit ACD is fixed to the outer wall surface HB5 of the lip piece member HB in the ⁇ X direction.
  • the drive unit ACD piezo element
  • the drive unit ACD expands in the 45 ° direction in an amount corresponding to the magnitude of the applied voltage, but receives the extension force and receives the extension force.
  • the working portion HBp and the tip portion of the thin plate TP in the ⁇ Z direction are elastically deformed (bent) counterclockwise in the XZ plane at the portion of the hinge portion Hgs.
  • the tip HB4 of the lip piece member HB is displaced so as to approach the tip HA4 side of the lip piece member HA, and the width ⁇ Sg (interval) of the opening SS of the slot portion SLT can be reduced on the order of microns. it can.
  • the drive unit ACD returns to the initial length, and the working portion HBp and the tip of the thin plate TP in the ⁇ Z direction also return to the state before elastic deformation.
  • FIG. 14 shows a part of a mechanism for adjusting the width ⁇ Sg (the width of the opening SS at the tip in the X direction) of the slot portion SLT of the head unit DCH by using the micrometer head MMH as the manual drive unit ACD. It is a figure which shows the cross section.
  • the cross-sectional structure of the head unit DCH is the same as that shown in FIG. 6, and the sensor unit SU is arranged on the outer wall surface HA3 side of the lip piece member HA, and the metal lip piece member HB ⁇ X A metal adjusting support member BUP is fixed to the outer wall surface HB5 on the directional side with screws Fsc.
  • the adjusting support member BUP has, for example, each of a plurality of positions in the Y direction in which the slot portion SLT (opening SS) extends, similar to the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-007571, which has been mentioned as a conventional technique. It is provided in. It is desirable that the adjustment support member BUP is made of a metal material having a higher rigidity than the lip piece member HB, and the lower half of the adjustment support member BUP in the -Z direction is outside the lip piece member HB. It is made so that a parallel gap of about several mm is formed from the wall surface HB5 in the ⁇ X direction.
  • An opening Uo is formed near the tip of the adjusting support member BUP in the ⁇ Z direction, and a micrometer head MMH fixed to the adjusting support member BUP is provided so that the spindle portion SPR movable in the X direction passes through the opening Uo. Be done.
  • the micrometer head MMH includes a coarse movement dial CDg for coarse movement of the spindle portion SPR in the X direction and a fine movement dial FDg for fine movement of the spindle portion SPR in the X direction, and the spindle portion SPR is, for example, coarse.
  • One rotation of the dynamic dial CDg moves 250 ⁇ m in the X direction
  • one rotation of the fine movement dial FDg moves 5 ⁇ m in the X direction.
  • the spindle portion SPR in the + X direction By rotating the coarse movement dial CDg and the fine movement dial FDg, the lower portion of the lip piece member HB is pressed against the adjustment support member BUP in the + X direction.
  • the portion of the lip piece member HB below the manifold MH is slightly curved (elastically deformed) in the direction of narrowing the width ⁇ Sg (width of the opening SS) of the slot portion SLT.
  • the set screw Lsc is screwed into the adjusting support member BUP and abuts on the outer wall surface HB5 at a position below the height position of the manifold MH of the lip piece member HB in the Z direction.
  • the adjustment support member BUP to which such a micrometer head MMH is attached is provided at a plurality of positions along the Y direction of the surface HB5 of the lip piece member HB, and the micrometer head MMH is adjusted at each position.
  • the curvature of the inner wall surface HB1 of the lip piece member HB illustrated in FIG. 11 in the XY plane is corrected, and each of the actual widths ⁇ Sg1 to ⁇ Sg6 of the slot portion SLT (opening SS) is within the allowable range. It becomes possible to align with.
  • the micrometer head MMH includes, for example, the worm type coarse and fine movement micrometer head WGP-13R sold by Sigma Kouki Co., Ltd., or the micrometer heads MHT-5FP, MHT- sold by Mitutoyo Co., Ltd. LC etc. can be used.
  • FIGS. 15 to 18 are diagrams showing the structure of the second head unit DCH2 according to the second embodiment, and have functions similar to those of the head unit DCH shown in FIGS. 5, 6, 13, and 14. The same reference numerals are given to the members and parts of. Further, the Cartesian coordinate system XYZ of FIGS. 15 to 18 is combined with the Cartesian coordinate system XYZ shown in FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 15 is a perspective view of the head unit DCH2 as viewed from the lip piece member HA side
  • FIG. 16 is a perspective view of the head unit DCH2 as viewed from the lip piece member HB side
  • FIG. 17 is a perspective view of the head unit DCH2 in the Y direction ( It is an end view seen from the direction in which the slot portion SLT extends), and FIG. 18 is a perspective view of the head unit DCH2 viewed from the lower side (the opening SS side of the slot portion SLT).
  • both the lip piece member HA and the lip piece member HB which are fastened to each other in the X direction by a plurality of fastening screws FS, are made of metal (for example, stainless steel).
  • the slot portion SLT extending in the ⁇ Z direction from the lower end portion of the manifold MH formed inside the head unit DCH2 is a flat wall surface HA1 (inside) on the ⁇ X direction side (inside) of the lip piece member HA (FIG. 17). (See) and the flat wall surface HB1 (see FIG. 17) on the + X direction side (inside) of the lip piece member HB.
  • the width ⁇ Sg of the slot portion SLT in the X direction is defined by the thickness of the ultra-thin metal sheet member (shim member) SMp sandwiched between the wall surface HA1 and the wall surface HB1.
  • the outer shape of the sheet member SMp seen in the YZ plane is formed to be the same as the outer shape of the lip piece members HA and HB, and the inner shape seen in the YZ plane is cut into a rectangle so as to avoid the slot portion SLT and the manifold MH. It has a rectangular shape.
  • the sheet member SMp is fastened at a position corresponding to each of a plurality of holes HA5 (see FIGS. 15 and 18) formed in the peripheral portion of the outer wall surface HA2 of the lip piece member HA and through which the fastening screw FS is passed. A hole for passing the screw FS is formed.
  • each of the seven openings HLn is a light beam BMa, a BMb, and a reflected beam BMa from the optical sensor unit SU described with reference to FIGS. 6 to 9 of the first embodiment.
  • the size (diameter) is set so that', BMb'can pass through.
  • a light-transmitting transparent plate member (quartz plate, optical glass) having a dimension in the Z direction that blocks the opening HLn.
  • Dielectric material such as plate and acrylic plate
  • GHp is embedded.
  • the thickness of the transparent plate member GHp in the X direction is thinner than the thickness of the lip piece member HA in the X direction and is set to about 1 mm to several mm, and the surface of the transparent plate member GHp on the ⁇ X direction side is the lip piece member HA.
  • the transparent plate member GHp may be provided individually so as to block each of the openings HL1 to HL7, or one piece extended in the Y direction so as to collectively block the entire openings HL1 to HL7 in the Y direction. May be.
  • the head unit DCH2 of the present embodiment is provided with an adjustment support member BUP fixed to the outer wall surface HB5 on the ⁇ X direction side of the lip piece member HB. .. Then, between the working portion HBp at the tip where the thickness in the X direction is reduced on the lower side (-Z direction) of the lip piece member HB and the lower portion (-Z direction) of the adjusting support member BUP, the working portion A plurality of drive units ACD for finely moving the HBp in the X direction are provided side by side in the Y direction. As shown in FIGS.
  • the drive unit ACDs of the present embodiment are provided at six locations in the Y direction at regular intervals, and are air pressure (pressurized or depressurized) supplied via pipes Pk1 to Pk6. It is composed of a small pneumatic pump that generates thrust by expanding and contracting the dimensions in the X direction.
  • the positions of the six drive units ACD in the Y direction are the positions of the seven openings HL1 to HL7 on the lower side of the lip piece member HA in the Y direction. It is set near the middle of the position.
  • the lip piece member HA is made of a metal material that can be easily processed, and passes through the light beam BMa, BMb and the reflection beam BMa'BMb'for measurement from the optical sensor unit SU. Since the structure is such that the opening HLn is formed only in the portion, the head unit DCH2 having high rigidity can be obtained. Further, the transparent plate member GHp that closes the opening HLn on the slot portion SLT side can be made thinner than the thickness of the lower portion of the lip piece member HA of the first embodiment, so that it can be used for measurement from the sensor unit SU.
  • the surface of the inner wall surface HA1 of the lip piece member HA that comes into contact with the coating liquid Lq in the slot portion SLT and the surface of the transparent plate member GHp are set to be on the same surface.
  • the transparent plate member GHp constant thickness
  • a step of up to about ⁇ several tens of percent may occur with respect to the set width ⁇ Sg of the slot portion SLT.
  • the friction coefficient may differ depending on the coating liquid Lq. Therefore, the surface of the inner wall surface HA1 and the transparent plate An acid-resistant, alkali-resistant, and corrosion-resistant transparent thin film (liquid-friendly or liquid-repellent) may be vapor-deposited on both the surface of the member GHp.
  • the transparent plate member GHp is used as a resin material, it is preferable to use a material having low water absorption and good light transmission (acrylic, cycloolefin polymer, etc.).
  • FIGS. 19 to 21 are diagrams showing the structure of the third head unit DCH 3 according to the third embodiment, and are the head unit DCH shown in FIGS. 5, 6, 13, and 14, or FIG. Members and parts having functions similar to those of the head unit DCH2 shown in 18 to 18 are designated by the same reference numerals. Further, the Cartesian coordinate system XYZ of FIGS. 19 to 21 is set to be the same as the Cartesian coordinate system XYZ shown in FIGS. 5, 6, or 15-18.
  • FIG. 19 is a side view of the head unit DCH3 viewed from the Y direction (direction in which the slot portion SLT extends), and FIG.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of a part of the head unit DCH3 in the Y direction cut along a plane parallel to the XZ plane.
  • FIG. 21 is a perspective view of the vicinity of the end portion of the head unit DCH3 on the ⁇ Y direction side as viewed from below on the lip piece member HB side.
  • the head unit DCH3 is a metal (for example, stainless steel) plate-shaped lip piece member in which a plurality of holes HA5 through which a plurality of fastening screws FS penetrate are formed.
  • a metal for example, stainless steel
  • It is composed of an ultra-thin metal sheet member (shim member) SMp.
  • the seat member SMp is made to have substantially the same shape as that of the head unit DCH2 shown in FIGS.
  • the width ⁇ Sg of the slot portion SLT is defined by the thickness of the seat member SMp.
  • the light beams BMa and BMb for measurement and the reflected beams BMa'and BMb' from each of the plurality of optical sensor units SU are passed in the Y direction.
  • An opening HL0 extending in a band shape is formed, and a transparent plate member (quartz, glass, acrylic, etc.) GHp embedded so as to close the opening HL0 is provided on the inner wall surface HA1 side of the lip piece member HA. ..
  • the surface of the transparent plate member GHp on the lip piece member HB side and the surface of the inner wall surface HA1 of the lip piece member HA are set to be flush with each other.
  • the coating liquid Lq is supplied into the manifold MH formed inside when the lip piece member HA and the lip piece member HB are joined via the supply tube ST and the port portion (opening) ST', and is supplied to the slot portion. It is discharged from the slit-shaped opening SS (tips HA4, HB4) at the tip through the SLT.
  • both the surface of the transparent plate member GHp and the surface of the inner wall surface HA1 are made of an acid-resistant, alkali-resistant, or corrosion-resistant transparent thin film (liquid-forming or repellent). Liquid) may be vapor-deposited.
  • the lip piece member HB of the present embodiment supports the top and bottom of the drive units ACD (plurality) that generate thrust (expansion and contraction force) in the Z direction when viewed in the XZ plane.
  • the support portions HB6, HB6'extended in the -X direction and the action portion HBp (including the tip portion HB4) below the support portion HB6'of the lip piece member HB are slightly tilted in the XZ plane. It has a hinge portion Hgs formed at the root portion of the support portion HB6'.
  • the support portion HB6 above the lip piece member HB is continuously extended in the Y direction over the length of the head unit DCH3 in the Y direction, and the support portion HB6'near the middle of the lip piece member HB in the Z direction is , As shown in FIG. 21, they are separated in the Y direction corresponding to the number of a plurality of drive units ACD.
  • the working portion HBp is separated in the Y direction with the ground portion HB7 (see FIGS. 20 and 21) extending in the Z direction corresponding to each of the separated support portions HB6'.
  • the ground portion HB7 is formed so as not to reach the inner wall surface HB1 of the lip piece member HB, and the thickness of the lip piece member HB in the ground portion HB7 in the X direction is smaller than the thickness of the working portion HBp in the X direction.
  • FIG. 20 shows a state in which the lip piece member HB is broken at the position of the split portion HB7.
  • the split portion HB7 and the hinge portion Hgs can be easily formed by a wire electric discharge machine, a laser machine or the like.
  • the point of action PPo of the support portion HB6' is finely moved in the Z direction.
  • the support portion HB6'and the action portion HBp which are integrated in an L shape in the XZ plane, are slightly rotated (tilted) by elastic deformation in the XZ plane in the counterclockwise direction around the hinge portion Hgs.
  • the tip portion HB4 of the inner wall surface HB1 of the lip piece member HB the portion corresponding to the action portion HBp is slightly displaced in the X direction, and the width ⁇ Sg of the opening SS of the slot portion SLT in that portion is narrowed. As shown in FIG.
  • the displacement amount of the support portion HB6'at the action point PPo is the length Dx from the hinge portion Hgs to the action point PPo and the length Dz from the hinge portion Hgs to the tip portion HB4 ( Ratio with Dz ⁇ Dx) It is converted into the amount of displacement of the tip HB4 in the X direction at a ratio determined by Dz / Dx.
  • the head unit DCH 3 according to the present embodiment can also be replaced with the head unit DCH shown in FIGS. 2 to 4 of the first embodiment, and a plurality of head units DCH 3 along the opening HL0 extending in the Y direction can be replaced.
  • the drive control unit 31 shown in FIG. 4 of the first embodiment drives the drive units ACD (s) shown in FIG. 19 to partially reduce the width ⁇ Sg of the slot portion SLT (opening SS). Can be adjusted.
  • the transparent plate member GHp of the present embodiment is set to have a larger thickness in the X direction than the transparent plate member GHp (FIG. 17) of the second embodiment, and is formed on the inner wall surface HA1 of the lip piece member HA. It is embedded in a recess formed with a size slightly larger than the size in the YZ plane of the formed opening HL0 and fixed with a curable adhesive or the like.
  • the configuration for measuring the width ⁇ Sg of the slot portion SLT (opening HL0, transparent plate member GHp) and the fine movement mechanism for adjusting the width ⁇ Sg of the slot portion SLT can be configured with high rigidity with a small number of parts. Further, by reducing the ratio Dz / Dx (FIG. 19) of the length of the L-shaped integrated support portion HB6'and the working portion HBp from the hinge portion Hgs, the drive unit ACD has a small thrust. That is, a small drive unit ACD can be used.
  • FIG. 22 is a partial cross-sectional view of the configuration of the head unit DCH4 according to the fourth embodiment as viewed from the Y direction.
  • the Cartesian coordinate system XYZ of FIG. 22 is set to be the same as the Cartesian coordinate system XYZ shown in each of FIGS. 5, 6, 15-18, and 19-21. Further, members and parts having functions similar to those of the head units DCH, DCH2, and DCH3 described in the above embodiments are designated by the same reference numerals.
  • each of the lip piece members HA and HB is made of a metal such as stainless steel, and the width of the slot portion SLT defined by the inner wall surfaces HA1 and HB1 of the lip piece members HA and HB in the X direction ( As the seven sensor units SU (opening width measuring mechanism) for measuring the gap) ⁇ Sg, eddy current sensors SK1 to SK7 (collectively referred to as SKn) are used.
  • the eddy current sensors SK1 to SK7 have circular openings HL1 to HL7 (collectively referred to as HLn) formed in the lip piece member HA at predetermined intervals along the Y direction, as in the configuration of FIG. Each is embedded so as to face the inner wall surface HB1 of the lip piece member HB.
  • the eddy current sensor SKn includes a sensor coil that generates an AC magnetic flux by applying an AC signal (high frequency), and when the AC magnetic flux is applied to a metal piece (inner wall surface HB1 of the lip piece member HB) facing the sensor coil,
  • This is a gap sensor that utilizes the fact that an eddy current is generated on the surface of a metal piece according to the strength of the AC magnetic flux, and the electrical impedance of the sensor coil changes according to a change in the distance between the metal piece and the sensor coil.
  • the voltage change due to the change in the impedance is measured, and the width ⁇ Sg of the slot portion SLT is measured.
  • each of the eddy current sensors SKn is an insulating tube BF1 to BF7 (collectively referred to as BFn) made of a tubular non-magnetic material (non-metal, non-conductor). ), And each of the insulating tubes BFn is embedded in the openings HL1 to HL7.
  • the insulating tube BFn is made of highly rigid materials such as glass, ceramics, Teflon (registered trademark), and polycarbonate, and its wall thickness is set so that the magnetic flux from the sensor coil applied to the lip piece member HA is reduced. Will be done. Further, each of the eddy current sensors SKn is set to have an interval in the Y direction so as not to receive mutual interference due to mutual magnetic flux. Since the eddy current sensor SKn can be used even in a liquid, it is possible to arrange the tip portion (tip surface) of the eddy current sensor SKn so as to be flush with the inner wall surface HA1 of the lip piece member HA.
  • a plate member (quartz plate, glass plate, etc.) GHp'similar to the transparent plate member (quartz plate, glass plate, etc.) GHp is provided so as to block each of the openings HLn on the inner wall surface HA1 side of the lip piece member HA. Has been done.
  • the plate member GHp' is a permeable magnetic material that satisfactorily transmits the magnetic flux of the eddy current sensor SKn and does not generate an eddy current, and may be a material that is not altered or corroded by the coating liquid Lq. It does not have to be light-transmitting.
  • the surface of the plate member GHp'on the inner wall surface HB1 of the lip piece member HB facing the inner wall surface HB1 is set to be the same surface as the inner wall surface HA1 of the lip piece member HA.
  • the cross-sectional shape of the tip portion HA4 of the lip piece member HA (the side on which the coating liquid Lq flows out on the downstream side in the transport direction of the sheet substrate P) in the XZ plane is the coating liquid Lq. Is formed into a smooth microcurved surface by chamfering the angular apex corner in order to coat the material with a uniform thickness.
  • FIG. 23 is a circuit block diagram showing an example of a measurement circuit unit that measures the width ⁇ Sg of the slot portion SLT by the eddy current sensor SK1 as a representative of the eddy current sensor SKn shown in FIG.
  • a high-frequency signal is applied to the sensor coil of the oscillation circuit 100 and the eddy current sensor SK1 that generate a high-frequency signal of a constant frequency (several tens of KHz to several MHz), and the sensor coil responds to changes in impedance.
  • the resonance circuit 101, the detection circuit 102, and the linearization circuit 103 are individually provided for each of the seven eddy current sensors SK1 to SK7, and the oscillation circuit 100 is provided in common.
  • the measurement signals SV1 to SV7 output from the linearization circuit 103 corresponding to each of the seven eddy current sensors SKn are sent to the measurement processing unit 30 provided as a part of the coating unit 5 shown in FIG. To.
  • the analog multiplexer circuit 104 is selected in the measurement processing unit 30 to selectively output any one of the measurement signals SV1 to SV7, which is an analog signal, at an arbitrary timing or at a timing at regular time intervals.
  • An analog-to-digital converter (ADC) 105 that converts one of the measurement signals SV1 to SV7 into a digital value is provided. Based on the digital values of the measurement signals SV1 to SV7 output from the ADC 105, the measurement processing unit 30 actually performs each of the seven locations in the Y direction of the slot unit SLT, as described in FIGS. 11 and 12 above.
  • the values of the widths ⁇ Sg1 to ⁇ Sg7 and the values of the fluctuation amounts ⁇ g1 to ⁇ g7 are generated as the measurement information 30A.
  • the control system shown in FIG. 4 is shown so that each of the widths ⁇ Sg1 to ⁇ Sg7 of the slot portion SLT is within the allowable range of the target width.
  • the drive unit ACD (micrometer head MMH) shown in 13, FIG. 14, FIG. 17, or FIG. 19 is driven (adjusted). Further, as shown in FIG. 12, the values of the widths ⁇ Sg1 to ⁇ Sg7 and the values of the fluctuation amounts ⁇ g1 to ⁇ g7 measured on the display screen DSP may be displayed.
  • the small eddy current sensor SKn is used as the sensor unit SU, the dimension (diameter) of the opening HLn formed in the lip piece member HA can be reduced, and the lip piece member HA can be reduced. It is possible to suppress a decrease in rigidity. Further, since the eddy current sensor SKn only needs to connect the shield wire for the high frequency signal from the resonance circuit 101 of FIG. 23, an additional structure that becomes a part of the sensor unit SU is formed in the surrounding space of the head unit DCH4. It becomes unnecessary and a compact head unit can be obtained.
  • the width of the slot portion SLT measured in the case of the coating liquid Lq containing no metal nanoparticles. It may be measured with an error (offset) with respect to the actual measured value of ⁇ Sg. Therefore, it is preferable to calibrate the correspondence between the actual width ⁇ Sg and the value of the measurement signal SVn in advance.
  • FIG. 24 is a partial cross-sectional view of the configuration of the head unit DCH 5 according to the fifth embodiment as viewed from the Y direction.
  • the Cartesian coordinate system XYZ of FIG. 24 is set to be the same as the Cartesian coordinate system XYZ defined in each of FIGS. 5, 6, 15-18, 19-21, and 22. Further, members and parts having functions similar to those of the head units DCH and DCH2 to DCH4 described in the above embodiments are designated by the same reference numerals.
  • each of the lip piece members HA and HB is made of a metal such as stainless steel, and the width of the slot portion SLT defined by the inner wall surfaces HA1 and HB1 of the lip piece members HA and HB in the X direction (
  • a capacitance sensor is used as a sensor unit SU (opening width measuring mechanism) for measuring the gap) ⁇ Sg.
  • One electrode of the capacitance sensor is the conductive layer CDP formed on the surface side facing the slot portion SLT (coating liquid Lq) of the insulator ISP embedded in the inner wall surface HA1 side of the lip piece member HA, and the lip is used.
  • the inner wall surface HB1 of one member HB is configured as the other electrode, and the capacitance that changes depending on the thickness (width ⁇ Sg) of the coating liquid Lq filled between the conductive layer CDP and the inner wall surface HB1 in the X direction is measured. Therefore, in the present embodiment, when the coating liquid Lq contains, for example, metal nanoparticles such as gold, copper, aluminum, and carbon nanotubes (metallic) at a high concentration and has high conductivity, the slot portion SLT Since the capacitance of the liquid in the gap ⁇ Sg of the above becomes considerably small, the measurement accuracy may not be obtained or the measurement itself may become difficult.
  • the insulator ISP is made of a glass material or a ceramic material having high rigidity
  • the conductive layer CDP is made of a precious metal such as gold or stainless steel which is not easily affected by the coating liquid Lq.
  • the conductive layer CDP has a metal terminal TMH via an insulating bush member fixed to the outer wall surface of the lip piece member HA in the + X direction by wiring passed through the hole HA8 penetrating the inside of the lip piece member HA in the X direction. Connected to. Near the metal terminal TMH, the metal terminal TML is directly planted on the outer wall surface of the lip piece member HA in the + X direction.
  • both the lip piece members HA and HB are made of metal, and the metal sheet member (shim member) SMp is sandwiched and fastened in the X direction by the fastening screw FS (see FIG. 5).
  • One member HA and HB are in a conductive state with no electrical resistance.
  • the metal terminal TMH and the metal terminal TML there is a capacitance (so-called electrolytic capacitor) corresponding to the thickness of the coating liquid Lq filled between the conductive layer CDP and the inner wall surface HB1 of the lip piece member HB. Occurs.
  • the surface of the insulator ISP that faces the inner wall surface HB1 of the lip piece member HB is formed so as to be flush with the inner wall surface HA1 of the lip piece member HA, and the conductive layer CDP is also made as thin as possible. In addition, for example, it is formed with a thickness of about 1 ⁇ m to a dozen ⁇ m.
  • a recess may be formed in which the surface of the insulator ISP in contact with the coating liquid Lq is recessed by the thickness of the conductive layer CDP, and the conductive layer CDP may be embedded in the recess.
  • the insulator ISP, the conductive layer CDP, and the metal terminal TMH are provided in each of a plurality of regions of the lip piece member HA divided in the Y direction. In the configuration of FIG. 24, it is preferable to increase the area of the conductive layer CDP in the YZ plane as much as possible.
  • the maximum dimension of the conductive layer CDP in the Z direction can be set between the area directly below the manifold MH along the inner wall surface HA1 of the lip piece member HA and the tip portion HA4. Further, when the conductive layer CDP is provided in each of the plurality of regions in the Y direction, the maximum dimension of each conductive layer CDP in the Y direction is a region in which the dimension of the inner wall surface HA1 of the lip piece member HA in the Y direction should be divided. It can be set to a size slightly shorter than the size divided by the number of.
  • a sinusoidal high frequency signal (oscillation signal) having a predetermined frequency in the range of several KHz to several MHz is applied to the metal terminal TMH.
  • the metal terminal TML is connected to the inverting input of the differential amplifier (op amp) OPA.
  • the non-inverting input of the operational amplifier OPA is connected to the ground potential (zero potential), and a feedback resistor RR having a resistance value Rf is connected between the inverting input and the output.
  • the measurement circuit connection composed of the operational amplifier OPA in FIG. 24 is called an automatic balanced bridge circuit, and is connected to the amplitude intensity E1 of the high frequency signal measured by the measuring instrument VM1 connected to the metal terminal TMH and the output of the operational amplifier OPA.
  • the change in thickness (change in capacitance) of the coating liquid Lq can be measured by obtaining the ratio of the high-frequency signal measured by the measuring instrument VM2 to the amplitude intensity E2.
  • the measuring instruments VM1 and VM2 shown in FIG. 24 are actually composed of a rectifier circuit (detection circuit) and an electronic circuit or the like that generates digital values corresponding to each of the amplitude intensities E1 and E2 by an analog / digital converter or the like. To.
  • the width (gap) between the electrodes is ⁇ Sg, and the area of the electrodes (that is, the area of the conductive layer CDP in the YZ plane).
  • the width ⁇ Sg can be obtained. Therefore, in the present embodiment, it is necessary to accurately measure the dielectric constant ⁇ of the coating liquid Lq in advance. Since the dielectric constant ⁇ of the coating liquid Lq can be changed depending on the temperature of the coating liquid Lq, it is preferable to measure the dielectric constant ⁇ in advance under the temperature of the coating liquid Lq when passing through the slot portion SLT.
  • the conductive layer CDP and the insulator ISP as the electrodes of the capacitance sensor are provided only on the lip piece member HA side, but the same configuration (conductive layer CDP, insulator ISP, metal terminal TMH) is provided. It may be arranged so as to face the lip piece member HB side.
  • both the lip piece member HA and the lip piece member HB are made of an insulating material (quartz, glass, ceramics, etc.), the insulator ISP is not required, but the inner wall surface HA1 of the lip piece member HA It is necessary to form an electrode surface equivalent to the conductive layer CDP on each of the inner wall surface HB1 of the lip piece member HB at each of the divided regions in the Y direction or at each of the discrete positions in the Y direction.
  • the capacitance sensor is used as the sensor unit SU, when the dielectric constant ⁇ of the coating liquid Lq is known, the set value of the width ⁇ Sgn (n is, for example, 1 to 7) is several ⁇ m. Even if the gap is as small as several tens of ⁇ m, it is possible to measure each value of the actual width ⁇ Sgn and each fluctuation amount ⁇ gn with relatively high resolution. Further, relatively large bubbles (diameter is about several millimeters) are mixed in the coating liquid Lq flowing in the ⁇ Z direction while being filled in the slot portion SLT, or the coating liquid Lq is partially momentarily mixed in the slot portion SLT. When the capacitance is interrupted, the capacitance between the conductive layer CDP of the capacitance sensor and the inner wall surface HB1 of the lip piece member HB changes momentarily.
  • a measurement timing control circuit for updating and measuring the impedance value Zx measured by the automatic equilibrium bridge circuit of FIG. 24 in a short interval time (for example, 1 millisecond) is provided, and the impedance value Zx is provided. It is sequentially monitored whether or not a steep fluctuation has occurred. When such a steep fluctuation occurs, the film thickness of the coating liquid Lq applied on the sheet substrate P may be significantly uneven, and the alarm device 36 in FIG. 4 may be operated or the alarm device 36 may be operated. It is possible to mark a portion (region) on the sheet substrate P where unevenness may have occurred.
  • the time Tic is the flow velocity Vq (mm / s) of the coating liquid Lq flowing in the slot portion SLT in the ⁇ Z direction and the dimension Lzc (mm) of the conductive layer CDP in the Z direction. Therefore, the relationship of Tic ⁇ Lzc / Vq is set, but it is more preferable to set the relationship of 2 ⁇ Tic ⁇ Lzc / Vq.
  • FIG. 25 is a diagram showing a schematic configuration according to a modified example when the capacitance sensor of FIG. 24 is used as the sensor unit SU, and the Cartesian coordinate system XYZ is set to be the same as the Cartesian coordinate system XYZ defined in FIG. 24. ing. Further, members and parts having functions similar to those of the head unit DCH5 and the circuit configuration described with reference to FIG. 24 are designated by the same reference numerals. In this modification, the conductive layers CDPa, CDPb, CDPc, CDPd, ... Are provided in each of the plurality of regions divided along the Y direction of the inner wall surface HA1 of the lip piece member HA.
  • Each of the conductive layers CDPa, CDPb, CDPc, CDPd, ... Is a lip piece member opposite to the surface of the insulator ISP embedded in the inner wall surface HA1 so as to extend over the Y-direction dimension of the inner wall surface HA1. It is formed so as to face the inner wall surface HB1 of the HB.
  • the dimensions of the conductive layers CDPa, CDPb, CDPc, CDPd, ... In the Y direction are such that a certain gap is provided without contacting the conductive layers adjacent to each other in the Y direction. Be placed.
  • a first switch circuit SW1 is provided between each of the automatic equilibrium bridge circuit shown in FIG. 24 and the plurality of conductive layers CDPa, CDPb, CDPc, CDPd, ..., And the plurality of conductive layers CDPa. , CDPb, CDPc, CDPd, ... Are configured to be switched in order via the metal terminal TMH so as to be connected to the automatic balancing bridge circuit for a short time.
  • the first switch circuit SW1 is represented by a mechanical rotary switch, but it is actually composed of an analog multiplexer circuit that can electronically switch a high frequency signal from an oscillator OSC up to a high frequency band (several MHz).
  • a second switch circuit SW2 is provided so that the amplitude intensity E1 of the high frequency signal of the oscillator OSC and the amplitude intensity E2 of the output signal of the operational amplifier OPA are measured by one measuring instrument VM3.
  • the second switch circuit SW2 switches so that either the high frequency signal of the oscillator OSC or the output signal of the operational amplifier OPA is connected to the measuring instrument VW3, and is an analog multiplexer similar to the first switch circuit SW1 above. It consists of a circuit.
  • the second switch circuit SW1 is selected to apply an oscillation signal from the oscillator OSC to, for example, the metal terminal TMH of the conductive layer (electrode) CDPa.
  • the SW2 connects the oscillation signal of the oscillator OSC to the measuring instrument VW3 to measure the amplitude intensity E1 of the oscillation signal, and then connects the output signal of the operational amplifier OPA to the measuring instrument VW3 to measure the amplitude intensity E2 of the output signal.
  • This switching operation may be performed once, but it is performed a plurality of times at high speed, and the slot portion is used by using the measured average value of the multiple amplitude strengths E1 and the measured average value of the multiple times the amplitude intensity E2.
  • the width ⁇ Sga (or the amount of change from the specified width) in the region where the conductive layer CDPa of the SLT is provided may be obtained.
  • the second switch circuit By switching the SW2, the widths ⁇ Sgb, ⁇ Sgc, ⁇ Sgd, ..., (Or the amount of change from the specified width) in the region where each of the conductive layers CDPb, CDPc, CDPd, ... Can be sought.
  • one automatic equilibrium bridge circuit is used as a measurement circuit in order to obtain the widths ⁇ Sga, ⁇ Sgb, ⁇ Sgc, ⁇ Sgd ... Of the slot portion SLT in each of the regions divided in the Y direction.
  • the conductive layers CDPa, CDPb, CDPc, CDPd, ... Are switched in sequence. Therefore, there is no error between the measurement circuits that may occur when a measurement circuit (automatic equilibrium bridge circuit) is provided for each conductive layer CDPa, CDPb, CDPc, CDPd, ..., And the width of the measured slot portion SLT is eliminated. It is possible to accurately compare the fluctuation states of ⁇ Sga, ⁇ Sgb, ⁇ Sgc, ⁇ Sgd, ....
  • FIG. 26 is a cross-sectional view of the head unit DCH 6 viewed from the Y direction.
  • the lip piece member HA has a predetermined thickness in the X direction, as in the configuration of FIG. Consists of a light transmissive material (eg, quartz).
  • the lip piece member HB is made of a metal material (for example, stainless steel), and sandwiches the metal ultrathin sheet member (shim member) SMp that defines the width ⁇ Sg of the slot portion SLT with the lip piece member HA. To be combined.
  • the lip piece member HB has a Z in order to finely adjust the position of the tip portion HB4 of the slot portion SLT in the X direction in each of a plurality of regions divided in the Y direction.
  • a drive unit ACD that generates thrust in the direction, a hinge portion Hgs formed near the tip portion HB4 of the inner wall surface HB1 of the lip piece member HB, and an action portion HBp from the hinge portion Hgs to the tip portion HB4. It is provided with a support portion HB6'that converts the thrust of the unit ACD in the Z direction into a minute rotational force of the action portion HBp centered on the hinge portion Hgs.
  • the coating liquid Lq is supplied to the manifold MH formed as a recess in the inner wall surface HB1 of the lip piece member HB via the supply tube ST and the port portion ST'.
  • a pressure sensor 34B that monitors the pressure of the coating liquid Lq supplied into the manifold MH is connected to the outlet portion STp that is connected to a part of the flow path of the port portion ST'and communicates with the outside air.
  • the pressure sensor 34B is provided in place of or additionally of the pressure gauge 34 shown in FIG. 4, and a slight fluctuation in the pressure of the coating liquid Lq supplied into the manifold MH, that is, shown in FIG. It is desirable to have a sensitivity that can measure the pulsation that can inevitably occur by the pump 33.
  • the entire lip piece member HA is made of a parallel plate-shaped light-transmitting material, the coating liquid Lq flowing in the slot portion SLT from the outer wall surface HA2 side of the lip piece member HA It is possible to optically observe (monitor) the state (mixture of bubbles and minute foreign substances, uneven thickness of the coating liquid Lq in the X direction, etc.). Therefore, in the present embodiment, the illumination unit 60 and the imaging unit 62 for observing the coating liquid Lq in the slot unit SLT are arranged so as to face the outer wall surface HA2 of the lip piece member HA.
  • the image pickup unit 62 includes an image pickup lens system 62A arranged along an optical axis AXs perpendicular to the inner wall surfaces HA1 and HB1 that define the slot portion SLT, and a color image pickup element 62B by CCD or CMOS.
  • a plurality of image pickup units 62 are provided at predetermined intervals in the Y direction (longitudinal direction) of the slot unit SLT, and the imaging range of the color image sensor 62B of each image pickup unit 62 is Y over the entire dimensions of the slot unit SLT in the Y direction. Arranged so that they are connected in the direction.
  • the color image sensor 62B is preferably a 2K size or 4K size image sensor compatible with the full high-definition mode.
  • the image pickup unit 62 may be a modular small image pickup unit (including an image pickup lens and an image pickup element) mounted on a mobile phone, a smartphone, a tablet, or the like.
  • it has a length similar to the dimension of the slot portion SLT in the Y direction, has no power (refractive force) in the longitudinal direction thereof, and has a constant power (refractive force) in the lateral direction.
  • the cylindrical lens 60B and the cylindrical lens 60B are arranged along the optical axis AXi.
  • the optical axis AXi of the illumination unit 60 is arranged at an angle with respect to the inner wall surfaces HA1 and HB1, and the illumination light from the plurality of LED light sources 60A is obliquely above the (focused slot unit SLT) of the image pickup unit 62.
  • Tilt lighting also called dark field lighting.
  • the specularly reflected light is the image pickup lens system 62A of the imaging unit 62. It may be directly incident on the lens and cause flare in the captured image. Therefore, as shown in FIG.
  • a light-shielding plate 60C that shields the specularly reflected light from the outer wall surface HA2 without shielding the imaging range of the imaging unit 62 is provided. It is provided.
  • the light-shielding plate 60C has a size similar to that of the cylindrical lens 60B in the Y direction, and extends in the Y direction.
  • Each of the plurality of LED light sources 60A of the illumination unit 60 emits only white as illumination light, one whose emission color can be changed continuously or stepwise in the order of white, red ⁇ yellow ⁇ green ⁇ blue, or an infrared wavelength. It may emit light in the region (700 nm or more).
  • the wavelength band of the illumination light is changed in this way, the emission color is adjusted according to the optical characteristics (wavelength absorption characteristics) that can be changed according to the type of the coating liquid Lq in the slot portion SLT. It is possible to improve the brightness and contrast of the captured image.
  • the coating liquid Lq is a photoresist
  • the wavelength band of the illumination light is set to a range outside the photosensitive wavelength band of the photoresist.
  • the lighting control circuit 61 adjusts the emission color of each of the plurality of LED light sources 60A and the overall illumination intensity.
  • the lighting control circuit 61 includes not only a mode in which each of the plurality of LED light sources 60A is continuously lit, but also a pulse lighting mode in which the plurality of LED light sources 60A are lit continuously for a certain period of time. In the pulse lighting mode, each of the LED light sources 60A is made to emit pulse light at a cycle corresponding to the image pickup frame rate (28 fps, 30 fps, 60 fps, etc.) of the color image sensor 62B of the image pickup unit 62.
  • the video signals from each of the plurality of color image pickup elements 62B of the image pickup unit 62 are sent to the image processing device 63, and the image processing device 63 analyzes the state of the coating liquid Lq in the slot portion SLT.
  • the image processing device 63 includes an image memory unit that temporarily stores a still image by sampling an imaged video signal at regular time intervals, and impurities such as bubbles and minute foreign substances that may appear in the stored still image.
  • the layer thickness of the coating liquid Lq (normally equal to the width ⁇ Sg) is analyzed by analyzing the shading unevenness and color unevenness of the coating liquid Lq in the still image in the Y direction in the impurity analysis unit and the slot unit SLT that identify the image of.
  • the image processing device 63 is also connected to a display monitor that displays an image of the coating liquid Lq in the captured slot portion SLT in real time.
  • the time interval (interval time) Tis for sampling the video signal is IFz (mm) for the Z-direction dimension of the image pickup range (slot section SLT) by the image pickup section 62, and the coating liquid flowing in the slot section SLT in the ⁇ Z direction.
  • the state of the coating liquid Lq passing through the slot portion SLT of the head unit DCH6 can be monitored (abnormality detection) in real time.
  • the possibility of uneven coating of the coating liquid Lq coated on the sheet substrate P can be known at an early stage. If an abnormality is detected by the impurity analysis unit or layer thickness analysis unit of the image processing device 63, there is a possibility that coating unevenness has occurred at the position (part) in the X direction on the sheet substrate P at that time.
  • stamps such as marks and patterns indicating the occurrence of coating unevenness may be stamped or printed near the end of the sheet substrate P in the Y direction or on the back surface of the sheet substrate P. It is advisable to further provide a stamped portion to be used.
  • the optical, magnetic, and electrostatic sensor configurations have been described as the sensor unit SU, but the optical sensor unit SU is as shown in FIGS. 7 to 9.
  • a triangular survey type displacement sensor, a spectroscopic interferometer sensor and the like can be used.
  • a reflective surface having high surface accuracy is placed on the surface to be measured (inner wall surface HA1 of the lip piece member HA or inner wall surface HB1 of the lip piece member HB). If the reflective films RFa, RFb) can be formed, a laser interferometer system such as Michelson type, Fizeau type, or Mach-Zehnder type can also be used.
  • FIG. 27 shows a partial cross section of the configuration of the head unit DCH7 according to the seventh embodiment as viewed from the Y direction, and a configuration when the width (or change in width) of the slot portion SLT is measured by a spectroscopic interferometer sensor. It is a figure.
  • the Cartesian coordinate system XYZ of FIG. 27 is set to be the same as the Cartesian coordinate system XYZ defined in each of FIGS. 5, 6, 15-18, 19-22, 24, and 26.
  • spectroscopic interferometer sensor a "microhead type spectroscopic interferometer SI-F series" or the like sold by KEYENCE CORPORATION can be used.
  • the lip piece members HA and HB constituting the head unit DCH7 may be made of metal or glass (quartz).
  • the hole HA8 (circular in the YZ plane) in which the head portion 70A of the spectral interferometer sensor is arranged is arranged.
  • a hole HB8 (circular in the YZ plane) in which the head portion 70B of the spectral interferometer sensor is arranged is formed in the lower portion of the lip piece member HB in the Z direction.
  • the holes HA8 and HB8 are arranged so as to face each other with the slot portion SLT interposed therebetween, but are formed at a depth so as not to penetrate to the inner wall surfaces HA1 and HB1 forming the slot portion SLT.
  • a reflector 71A having a reflecting surface parallel to the YZ surface is provided on the bottom portion ( ⁇ X direction) of the inner wall surface HA1 side of the hole HA8, and YZ is provided on the bottom portion (+ X direction) of the inner wall surface HB1 side of the hole HB8.
  • a reflector 71B having a reflecting surface parallel to the surface is provided.
  • the reflecting surfaces of the two reflectors 71A and 71B are arranged at regular intervals in the X direction with the slot portion SLT in between, but the two reflectors are arranged according to a change in the width ⁇ Sg of the slot portion SLT.
  • the distance between the reflectors 71A and 71B in the X direction also changes.
  • Each of the head portions 70A and 70B of the spectroscopic interferometer sensor is attached to the fixing members 72A and 72B fixed in the device separately from the lip piece members HA and HB of the head unit DCH7.
  • the fixing members 72A and 72B are made of a metal material (for example, Invar) having a low coefficient of thermal expansion, ceramics, or the like, and the change in the width ⁇ Sg of the slot portion SLT, that is, as shown in FIG. 11 of the lip piece members HA and HB. It is held in a stable state in the Cartesian coordinate system XYZ without being affected by deformation.
  • the head portion 70A of the spectroscopic interferometer sensor measures the position change of the reflecting surface of the reflector 71A with respect to the fixing member 72A in the X direction
  • the head portion 70B of the spectroscopic interferometer sensor uses the fixing member 72B.
  • the position change of the reflective surface of the reference reflector 71B in the X direction is measured. Therefore, when the width ⁇ Sg of the slot portion SLT is in the initial state, the positions in the X direction of the reflection surfaces of the reflectors 71A and 71B are measured in advance by the head portions 70A and 70B of the spectrointerferometer sensor as the initial positions. Then, the change in the width ⁇ Sg can be obtained by sequentially measuring the change from the initial position.
  • the fixing members 72A and 72B are fixed to the body frame of the coating device in the same manner as the guide members 21A and 21B shown in FIG.
  • the sets of the holes HA8, HB8, the reflectors 71A, 71B, and the head portions 70A, 70B shown in FIG. 27 are provided at appropriate intervals in the Y direction of the lip piece members HA, HB. If it is difficult to form holes HA8 and HB8 in each of the lip piece member HA and HB, the reflector 71A is fixed to a part of the outer wall surface HA2 of the lip piece member HA, and the reflector 71B is attached to the lip piece member HB. It may be fixed to a part of the outer wall surface HB2, and the positions of the reflectors 71A and 71B in the X direction may be measured by the head portions 70A and 70B of the spectral interferometer sensor, respectively.
  • FIGS. 5 and 28B show a modification of the coating apparatus having different coating forms by the head unit DCH
  • FIG. 28A shows a modification of the arrangement of the head unit DCH in the rotary drum type coating apparatus.
  • the Cartesian coordinate system XYZ of FIG. 28A is set to be the same as the Cartesian coordinate system XYZ defined in each of FIGS. 5, 6, 15-18, 19-22, 24, 26, and 27.
  • members and parts having functions similar to those of the head units DCH and DCH2 to DCH7 described in the above embodiments are designated by the same reference numerals.
  • FIG. 28A is a schematic configuration of the coating device in which the head unit DCH in the coating device shown in FIG. 1 is changed from the vertical installation to the horizontal installation.
  • the long sheet substrate P is wound around the roller Rh and folded back.
  • the contact starts at the approach position Pin of the rotary drum DR (board support mechanism), and is conveyed so as to be separated from the outer peripheral surface of the rotary drum DR at the upper detachment position Pout.
  • the approach position Pin is set to an angular direction between the ⁇ X direction (9 o'clock direction of the clock) and the ⁇ Z direction (6 o'clock direction of the clock) when viewed from the center line AXo of the rotating drum DR.
  • the opening SS at the tip of the slot portion SLT of the head unit DCH faces the seat substrate P at the coating position Pcd in the ⁇ X direction (9 o'clock direction of the clock) when viewed from the center line AXo of the rotating drum DR. Be placed.
  • the head unit DCH includes a plurality of sensor units SUN according to any of an optical type, a capacitance type, and an electromagnetic type (eddy current type), as in any of the above-described embodiments and modifications.
  • Drive units (actuators) ACDs are provided side by side in the Y direction.
  • the rotary drum DR of FIG. 28A is provided with a temperature control heater HTF that heats the entire outer peripheral surface in order to heat the sheet substrate P to a predetermined temperature in the range of 40 ° C. to 80 ° C.
  • a temperature control heater HTF that heats the entire outer peripheral surface in order to heat the sheet substrate P to a predetermined temperature in the range of 40 ° C. to 80 ° C.
  • the sheet substrate P adheres to the outer peripheral surface of the rotating drum DR for about 150 ° to 120 ° between the entry position Pin of the rotary drum DR and the exit position Pout, and adapts to the temperature of the outer peripheral surface.
  • the temperatures of the lip piece members (slot piece members) HA and HB constituting the head unit DCH are used.
  • a temperature control heater member for adjusting the temperature of the coating liquid Lq supplied to the head unit DCH is provided.
  • the radius of the outer peripheral surface of the rotating drum DR is ⁇ d (mm)
  • the transport speed of the sheet substrate P is Vcp (mm / sec)
  • the rotation angle from the approach position Pin to the coating position Pcd is ⁇ k
  • the sheet substrate P at room temperature is Tz (seconds). [2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ d ⁇ ( ⁇ k / 360)] / Vcp ⁇ Tz It is set to have a relationship of.
  • the temperature of the sheet substrate P can be set to the target temperature by the time the sheet substrate P moves from the approach position Pin to the coating position Pcd. Further, in order to satisfy this condition, the approach position Pin or the coating position Pcd may be changed in the circumferential direction along the outer peripheral surface so as to adjust the rotation angle ⁇ k.
  • the approach position Pin can be adjusted by changing the arrangement of the rollers Rh.
  • the coating liquid Lq is supplied to the manifold MH and the slot portion SLT in the head unit DCH in a state of being heated to several tens of degrees or more (for example, about 50 to 80 ° C) with respect to room temperature. Since the lip piece members HA and HB also have the same temperature as the coating liquid Lq in the coating device, even if the width ⁇ Sg of the slot portion SLT is optimally adjusted according to the pressure of the coating liquid Lq at room temperature. During the actual coating process, the distribution of the width ⁇ Sg of the slot portion SLT in the Y direction may fluctuate greatly due to thermal expansion due to the temperature rise of the lip piece members HA and HB.
  • the change in the width ⁇ Sg of the slot portion SLT is substantially directly caused by the plurality of sensor units SU. Since it is possible to measure in real time, the width ⁇ Sg of the slot portion SLT is uniform in the Y direction by the drive unit (actuator) ACD shown in FIG. 4 (and FIGS. 13, 17, 19, and 26). It can be quickly corrected even during the coating operation so as to be (uniform).
  • FIG. 28B shows a schematic configuration of a coating device that flatly conveys a sheet substrate
  • the Cartesian coordinate system XYZ of FIG. 28B is FIG. 5, FIG. 6, FIGS. 15-18, 19-22, 24, 26, 27. It is set to be the same as the Cartesian coordinate system XYZ specified in each of.
  • members and parts having functions similar to those of the head units DCH and DCH2 to DCH7 described in the above embodiments are designated by the same reference numerals.
  • the sheet substrate P is conveyed flatly at a predetermined speed toward the roller Rj on the downstream side in a state where a constant tension is applied by the nip rollers NRa and NRb sandwiching both sides of the sheet substrate P.
  • the head unit DCH similar to FIG. 28A is arranged between the nip rollers NRa and NRb and the roller Rj so that the opening SS at the tip of the slot portion SLT is in the + Z direction (upward).
  • the back surface side (-Z side) of the sheet substrate P is the surface to be coated, and the lip piece member (also referred to as the slot piece member) of the head unit DCH located on the downstream side in the transport direction of the sheet substrate P.
  • the tip HA4 of HA is configured to protrude slightly (several ⁇ m to several tens of ⁇ m) in the + Z direction from the tip HB4 of the lip piece member (also called a slot piece member) HB located on the upstream side.
  • the sheet substrate P is conveyed so as to come into contact with the tip HA4 of the lip piece member HA with a predetermined frictional force, and the coating liquid Lq discharged from the opening SS at the tip of the slot SLT is the tip of the lip piece member HB.
  • the coating is applied to the sheet substrate P in a state where the gap between the portion HB4 and the back surface of the sheet substrate P is filled.
  • the sheet substrate P coated with the coating liquid Lq is bent in the + Z direction by the roller Rj and carried into the drying unit 6A shown in FIG.
  • the substrate support mechanism for holding the sheet substrate P is not provided at the coating position by the head unit DCH and the sheet substrate P is light transmissive (transparent), in FIG. 28B.
  • a measuring mechanism or an observation (imaging) mechanism is provided on the + Z direction side of the sheet substrate P, the state of the coating liquid Lq discharged from the slit-shaped opening SS of the head unit DCH can be measured via the sheet substrate P. Or it can be observed.
  • an observation (imaging) mechanism is used, immediately after being discharged from the opening SS and passing through the coating liquid Lq passing between the upper surface of the tip HA4 of the head unit DCH and the sheet substrate P, or the tip HA4.
  • the thickness unevenness of the coating liquid Lq adhering to the sheet substrate P in the Y direction can be observed or measured as color unevenness or density unevenness, and based on the measurement result, the width ⁇ Sg of the slot portion SLT (width of the opening SS). It can also detect changes.
  • the head unit DCH is arranged on the lower side ( ⁇ Z direction side) of the sheet substrate P, but is arranged on the upper side (+ Z direction side) of the sheet substrate P to define the opening SS.
  • the tip portion HB4 of the single member HB may be arranged so as to be in contact with the upper surface side of the sheet substrate P.
  • a coating device for applying the coating liquid Lq to a flexible long sheet substrate P by a roll-to-roll method has been exemplified, but as an object to be coated.
  • the single-wafer substrate is attracted and held by the support surface on the substrate holder (board support mechanism) having a flat support surface, and the substrate holder is moved one-dimensionally along the surface of the substrate by the drive mechanism.
  • the opening SS of the tip HA4 and HB4 of the head unit DCH (or any of DCH2 to DCH7) described above is set to a predetermined gap amount ⁇ Zg (see FIG. 6) from the surface of the substrate.
  • the coating liquid Lq is coated on the single-wafer substrate with a predetermined thickness.
  • an alignment sensor that detects the alignment mark by forming an alignment mark indicating the start position and an alignment mark indicating the end position in advance at the four corners on the substrate or near the end of the coating area on the substrate is used. It is provided at a certain interval upstream from the coating position of the head unit DCH with respect to the moving direction of the substrate during coating.
  • the alignment sensor notifies the coating control unit 10A shown in FIG. 4 that the alignment mark indicating the start position on the moving substrate has been detected, and the coating control unit 10A activates the pump 33 to activate the head unit.
  • the coating liquid Lq is supplied to the DCH.
  • the coating liquid Lq is filled in the manifold MH and the slot portion SLT, but is not discharged from the opening SS because the pump 33 does not supply the coating liquid Lq under pressure. .. Then, when the coating control unit 10A is notified that the alignment sensor has detected the alignment mark indicating the end position on the substrate, the coating control unit 10A immediately stops the pump 33.
  • the coating set on the substrate is provided.
  • the coating liquid Lq can be accurately formed only in the work area. This is not limited to the single-wafer substrate, but can be similarly applied to the long sheet substrate P supported and conveyed by the rotating drum DR as described in each of the above embodiments and modifications. .. In that case, the alignment marks are provided near both ends of the sheet substrate P in the width direction (Y direction) at regular intervals, for example, over the length of the coating area in the long direction.
  • the alignment mark is attached to the coating area in the long direction. For example, they are formed at intervals of 10 cm. Therefore, when the alignment sensor detects the first alignment mark attached to the coating area during the movement of the sheet substrate P, the discharge of the coating liquid Lq from the head unit DCH is started, and then the alignment sensor makes 20 alignment marks. When it is detected (200 cm / 10 cm) times, the discharge of the coating liquid Lq from the head unit DCH may be stopped.
  • the response time for starting / stopping the pump 33 shown in FIG. 4 is short. Is preferable. If the start / stop response characteristics of the pump 33 are not steep and are relatively slow, a solenoid valve for liquid may be provided in the flow path of the supply tube ST or tube STa in FIG. 4, or the tubes ST, STa A clamper that mechanically clamps itself may be provided.
  • the lip piece member HA on the side where the sensor units SU (SU1 to SU6) and the imaging unit 62 are arranged is The whole is composed of a light-transmitting dielectric material (glass material such as glass or quartz, resin material such as acrylic). Therefore, from the outer wall surface HA3 side of the lip piece member HA, in addition to the slot portion SLT, the coating liquid Lq temporarily stored in the manifold MH (storage portion) through the port portion (opening) ST'above the slot portion SLT. The state of can also be observed.
  • a light-transmitting dielectric material glass material such as glass or quartz, resin material such as acrylic
  • a plurality of imaging units similar to the imaging unit 62 (and the illumination unit 60) as shown in FIG. 26 may be arranged side by side in the Y direction so as to observe the coating liquid Lq in the manifold MH.
  • the presence or absence of foreign matter (dust) or air bubbles mixed in the coating liquid Lq can be examined by image analysis.
  • the entire lip piece member HA is made of a light-transmitting dielectric material, foreign matter and air bubbles mixed in the manifold MH or the slot portion SLT can be removed by an ultrasonic irradiator or a laser light irradiator. It can also be pulverized to a particle size (a size smaller than the set thickness of the coating liquid Lq on the substrate) that does not cause any problem in terms of coating performance.
  • an ultrasonic vibrator may be attached to a lip piece member HA made of a dielectric material to constantly apply vibration.
  • the optical characteristics (photosensitivity, absorbency) of the coating liquid Lq are taken into consideration, the wavelength band is such that the coating liquid Lq is not altered, the repetitive oscillation frequency is high, and the peak intensity is high.
  • a light source that generates a large, high-intensity pulsed laser beam can be used.
  • the coating liquid Lq is an ultraviolet curable resin liquid
  • the coating liquid Lq flowing in the slot portion SLT is irradiated with ultraviolet rays (wavelength 436 nm or less) at an adjusted intensity, it is discharged from the opening SS of the slot portion SLT.
  • the viscosity of the coating liquid Lq (ultraviolet curable resin liquid) to be applied is increased, and the coating liquid Lq coated on the substrate (sheet substrate P) can be thickened.
  • the X direction (second direction) of the slot portion SLT (or opening SS) of the head unit DCH (or DCH2 to DCH7) is related.
  • Sensor units SU for measuring the width ⁇ Sg were provided at each of a plurality of locations in the longitudinal direction (Y direction) of the slot portion SLT.
  • the sensor unit SU is provided only at one of the center positions. You may.
  • the whole or a part of the lip piece member HA located on the downstream side in the moving direction of the sheet substrate P is made of a dielectric material (glass material or resin material), but the sheet substrate P is used.
  • the whole or a part of the lip piece member HB located on the downstream side in the moving direction may be used as a dielectric material (glass material or resin material).
  • the coating liquid Lq is in the ⁇ X direction between the tip HB4 of the lip piece member HB located upstream in the moving direction of the sheet substrate P and the sheet substrate P.
  • a meniscus-like liquid pool Lqa that swells up is formed. If the meniscus state of the liquid pool Lqa is stable in the Y direction without collapsing, the coating liquid Lq formed on the sheet substrate P is also coated with a uniform thickness.
  • the entire lip piece member HB is made of a light-transmitting dielectric material (glass material or resin material), it is formed between the tip portion HB4 and the sheet substrate P via the outer wall surface HB3 or the like of the lip piece member HB.
  • the pool Lqa of the coating liquid Lq to be coated can be optically observed by the imaging device. It is also possible to detect the occurrence of coating unevenness (change in film thickness) in the Y direction in real time by performing image analysis on the change in the meniscus state of the liquid pool Lqa based on the video signal from the image pickup apparatus. Further, the drive control unit 31 in FIG.
  • Each of the plurality of drive units (actuators) ACDs may be driven via the above.
  • the sensor unit SU measures the change in the thickness of the coating liquid Lq filled in the slot portion SLT of the width ⁇ Sg of the head unit DCH, and the imaging unit 62 measures the change in the liquid thickness.
  • the state of the coating liquid Lq in the slot portion SLT (or in the manifold MH) is observed.
  • electric field capacitance measurement
  • magnetic field eddy current measurement
  • X-rays and ⁇ -rays can be used as energy for measurement and observation.
  • the whole or a part of the lip piece members HA and HB is made of a material having transparency to X-rays and ⁇ -rays.
  • the head unit DCH and the sensor unit SU shown in each of the above embodiments and modifications when the coating liquid to be applied on the substrate is switched in the middle, or two or more kinds of coating liquids are stacked in order.
  • the characteristics (viscosity) of each coating liquid are applied to each of a plurality of locations along the circumferential direction of the outer peripheral surface of the rotating drum DR (or the moving direction of the substrate when the substrate is supported flatly).
  • the head unit DCH (and the sensor unit SU) may be arranged in which the width ⁇ Sg of the slot portion SLT (opening SS), the gap amount ⁇ Zg, and the like are adjusted in advance.
  • the head unit DCH is used when the slit-shaped opening SS (tip of the slot portion SLT) formed at the tip portion facing the substrate P is one.
  • a plurality of slit-shaped openings are arranged in parallel in close proximity to each other, and different coating liquids are simultaneously discharged from each opening to form a plurality of layers of coating material.
  • the head unit may be configured to be coated in multiple layers. In that case, the width ⁇ Sg of each of the plurality of slit-shaped openings SS measures the width of the slot portion SLT via the transparent lip piece member HA and the transparent plate member GHp (see FIG.
  • An optical gap sensor (see FIG. 8), an eddy current sensor SK (see FIG. 22) and a capacitance sensor (see FIG. 24) that can be embedded in the lip piece member (slot piece member) HA and HB. By using them together (using them properly according to the arrangement of the openings SS with respect to the moving direction of the substrate), the measurement can be performed independently.
  • the inner wall surface HA1 of the lip piece member (slot piece member) HA shown in each of the above embodiments and modifications, the inner wall surface HB1 of the lip piece member (slot piece member) HB, and the surfaces HB2 and HB3 shown in FIG. Is finished so that its flatness is submicron or less by machining or wrapping (polishing).
  • the shim member SMp in the case of the head unit DCH having a structure in which the width ⁇ Sg of the slot portion SLT is defined by the thickness of the ultra-thin metal sheet member (shim member) SMp.
  • Rotating drum (board support mechanism) GHp Transparent plate member GHp'... Plate member HA, HB ... Lip piece member (slot piece member) HA1, HB1 ... Inner wall surface HA4, HB4 ... Tip HTF ... Temperature control heater Lq ... Coating liquid MH ... Manifold (storage part) MMH ... Micrometer head OSC ... Oscillator P ... Sheet substrate RFa, RFb ... Reflective films SK1 to SK7 ... Eddy current sensor SLT ... Slots ⁇ Sg, ⁇ Sg1 to ⁇ Sg6 ... Width SMp ... Sheet member (sim member) SS ... Opening SU, SU1 to SU6 ... Sensor unit ⁇ g1 to ⁇ g6 ... Fluctuation amount SV1 to SV7 ... Measurement signal

Landscapes

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Abstract

基板支持機構で支持される被処理基板の表面と対向した先端部に、第1方向にスリット状に延びて形成された開口部から吐出される塗布液を、前記被処理基板の表面に所定の厚さで塗布する塗布装置は、塗布液を一時的に貯留する為に第1方向に延設された貯留部から先端部の開口部に向けて塗布液を通す流路を形成するように、所定の間隔で対向して第1方向に延設された一対の内壁面で構成されるダイヘッド機構を有し、更に第1方向と直交した第2方向における開口部の幅の変化を検出する為に、一対の内壁面の間隔の変化を計測する開口幅計測機構が設けられている。

Description

塗布装置、並びにヘッドユニット
 本発明は、被塗工体上に所定の厚みで液体材料を塗布する塗布装置、並びにその塗布装置に組み込まれるヘッドユニットに関する。
 本願は、2019年3月28日に出願された日本国特願2019-062184号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 従来より、被塗工体としての薄い基板やフィルムシートの表面に、液体材料(塗布液)を一様な厚さで塗布する為の各種の方法が知られている。半導体素子の製造工程等では、液体のフォトレジスト(感光剤)を高速に回転する半導体ウェハ上に滴下して遠心力で半導体ウェハの表面に均一な厚みでレジストの塗膜を形成するスピンコート方式が使われている。また、液晶や有機ELによる表示パネルの製造工程では、大面積のガラス基板(1m~3m角)上に各種の液体材料による塗膜を形成する必要があるが、スピンコート方式では難しいため、スクリーン塗工法、グラビアロール塗工法、ダイコート塗工法等の印刷方式が使われている。そのうちのダイコート塗工法は、大きな面積に渡って均一な厚みで塗膜を形成できることから、精密な塗布作業が求められる製造工程で多用されている。ダイコート塗工法は、被塗工体(基板)を所定の速度で移動させつつ、その移動方向と直交した方向(基板の幅方向)に直線的に延びた微小幅のスリット(スロット、リップとも呼ぶ)開口から吐出する液体材料を被塗工体の表面に接液させる方法である。そのようなダイコート塗工法による塗布装置(エクストルージョン方式のダイコーター)の一例が、以下の特許文献1に開示されている。
 特許文献1には、可撓性のウェブの表面に、ダイコータの塗布ヘッドのスリットから吐出される塗布液を過剰な厚みで塗工した後、バー塗布装置のヘッドによって過剰分の塗布液を掻き落として、塗布層を所望の厚さに制御することが開示されている。さらに特許文献1では、ダイコータの塗布ヘッドからの塗布液の吐出量を調整する為に、塗布ヘッドのスリットの開口間隙(ギャップ)をボルトの回転によって調整する間隔調整部材が、塗布ヘッドのスリットが延びる方向(長手方向)の複数個所の各々に設けられている。そして、予め測定されたウェブの幅方向(塗布ヘッドのスリットが延びる方向)の塗布液の厚さ分布(断面が凹状、又は凸状)が補償されるように複数の間隔調整部材を調整して、ウェブの幅方向に関して指定された厚さ分布となるように塗布液を塗工している。しかしながら特許文献1では、複数の間隔調整部材で調整されるスリットの開口間隙の長手方向における分布を直接的に把握していない為、各間隔調整部材のボルトの調整量(回転量)は、ウェブに塗工された後の塗布液の厚さ分布から判断される経験則によって適切な状態に追い込むことになる。
特開2007-007571号公報
 本発明の第1の態様は、基板支持機構で支持される被処理基板の表面と対向した先端部に、第1方向にスリット状に延びて形成された開口部から塗布液を吐出して、前記被処理基板の表面に前記塗布液を塗工する塗布装置であって、前記塗布液を一時的に貯留する為に前記第1方向に延設された貯留部と、前記貯留部から前記先端部の開口部に向けて前記塗布液を通す流路を形成する為に、所定の間隔で対向して前記第1方向に延設された一対の内壁面を形成するように対向する一組のスロット片部材で構成されるスロット部とを有するヘッド機構と、前記一組のスロット片部材のうちの少なくとも一方側に設けられて、前記一対の内壁面の前記間隔、又は前記間隔の変化に対応した計測信号を出力する計測機構と、を備える。
 本発明の第2の態様は、基板支持機構で支持される被処理基板の表面と対向した先端部に、第1方向にスリット状に延びて形成された開口部から吐出される塗布液を、前記被処理基板の表面に所定の厚さで塗布する塗布装置であって、前記塗布液を一時的に貯留する為に前記第1方向に延設された貯留部から前記先端部の開口部に向けて前記塗布液を通す流路を形成するように、所定の間隔で対向して前記第1方向に延設された一対の内壁面で構成されるダイヘッド機構と、前記第1方向と直交した第2方向における前記開口部の幅の変化を検出する為に、前記一対の内壁の前記間隔の変化を計測する開口幅計測機構と、を備える。
 本発明の第3の態様は、基板支持機構で支持される被処理基板の表面と対向した先端部に、第1方向にスリット状に延びて形成された開口部から吐出される塗布液を、前記被処理基板の表面に所定の厚さで塗布する塗布装置であって、前記塗布液を一時的に貯留する為に前記第1方向に延設された貯留部と、前記貯留部から前記先端部の開口部に向けて前記塗布液を通す流路を形成する為に、所定の間隔で対向して前記第1方向に延設された一対の内壁面を形成するスロット片部材で構成されるスロット部とを有するヘッド機構と、前記一対の内壁面のうちの少なくとも一方の内壁面を構成する前記スロット片部材に対して透過性を有するエネルギー線の照射によって、前記流路を通る前記塗布液の状態を観察する観察機構と、を備える。
 本発明の第4の態様は、第1方向にスリット状に延びた開口部から被処理基板の表面に所定の厚さで塗布液を吐出するダイコート方式の塗布装置のヘッドユニットであって、前記塗布液を一時的に貯留する為に前記第1方向に延設された貯留部から前記開口部に向けて前記塗布液を通す流路を形成する為に、所定の間隔で対向して前記第1方向に延設された一対の内壁面の一方を形成する第1のスロット片部材と、該第1のスロット片部材と対向して配置され、前記一対の内壁面の他方を形成する第2のスロット片部材とを備え、前記第1のスロット片部材と前記第2のスロット片部材のいずれか一方の全体、又は前記内壁面を形成する部分を誘電体材料で構成する。
第1の実施の形態によるロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式の塗布装置の全体構成を示す図である。 図1に示した塗布装置のうち、塗工ヘッド部と回転ドラムの部分の構成を拡大して示す斜視図である。 図1に示した塗布装置のうち、塗工ヘッド部を支持して上下方向に移動(微動)させる為の支持機構の概略的な構成を示す斜視図である。 図1に示した塗布装置内に設けられる計測部からの情報を処理すると共に、各駆動部の制御を行う制御機構(制御装置)の概略的な構成を示すブロック図である。 図1~図4で示した塗工ヘッド部(ダイコート用のヘッドユニット)を分解して、各部の構造を詳細に示す斜視図である。 図5に示したヘッドユニットDCHをXZ面と平行な面で切断した部分断面と、第1の実施形態におけるセンサーユニットSUとの配置関係を示す図である。 図2、図6に示したセンサーユニットSUの具体的な光学構成を示す斜視図である。 図7に示したセンサーユニットSUの光学構成における共役関係と各ビームの収斂/発散の様子をXZ面内で誇張して表した光路図である。 図7に示した開口絞り40から面Cpまでの光路部分の光学部材(開口絞り40、レンズ系41、反射ミラー42)の配置を拡大して表した斜視図である。 図9中のレンズ41aを等速度で移動させたときに、図8のフォトセンサー44から出力される光電信号44Aの強度変化の様子を表したグラフである。 ヘッドユニットDCHのスロット部SLTの幅を形成するリップ片部材HAの内側の壁面HA1とリップ片部材HBの内側の壁面HB1とのXY面内における変形の様子を誇張して表した図である。 図4の塗工制御部10A、図1中の主制御ユニット10に設けられる制御用の表示モニター装置(ディスプレー)DSPの表示画面の一例を表す図である。 スロット部SLTの先端の開口部SSの幅を調整する為の駆動ユニットACDをピエゾ素子とした場合のヘッドユニットDCHの構成の部分断面を示す図である。 スロット部SLTの先端の開口部SSの幅を調整する為の駆動ユニットACDを粗微動型のマイクロメータヘッドとした場合のヘッドユニットDCHの構成の部分断面を示す図である。 第2の実施の形態によるヘッドユニットDCH2の全体構成をリップ片部材HA側から見た斜視図である。 第2の実施の形態によるヘッドユニットDCH2の全体構成をリップ片部材HB側から見た斜視図である。 第2の実施の形態によるヘッドユニットDCH2の全体構成をY方向(スロット部SLTが延びる方向)から見た端面図である。 第2の実施の形態によるヘッドユニットDCH2の全体構成を下側(スロット部SLTの開口部SS側)から見た斜視図である。 第3の実施の形態によるヘッドユニットDCH3をY方向(スロット部SLTが延びる方向)から見た側面図である。 第3の実施の形態によるヘッドユニットDCH3のY方向の一部分をXZ面と平行な面で破断した断面図である。 第3の実施の形態によるヘッドユニットDCH3の-Y方向側の端部付近をリップ片部材HB側の下方から見た斜視図である。 第4の実施の形態によるヘッドユニットDCH4の構成をY方向から見た部分断面図である。 図22に示した渦電流センサーSK1によってスロット部SLTの幅(又は幅の変化)を計測する計測回路の一例を示す回路ブロック図である。 第5の実施の形態によるヘッドユニットDCH5の構成をY方向から見た部分断面と、スロット部SLTの幅(又は幅の変化)を静電容量の変化によって計測する回路の一例を示す回路ブロック図である。 センサーユニットSUとして図24の静電容量センサーを用いる場合の変形例による概略構成を示す図である。 第6の実施の形態によるヘッドユニットDCH6の構成をY方向から見た部分断面と、スロット部SLTを流れる塗布液Lqの状態を監視する撮像部の概略的な配置とを示す図である。 第7の実施の形態によるヘッドユニットDCH7の構成をY方向から見た部分断面と、スロット部SLTの幅(又は幅の変化)を分光干渉計で計測する場合の構成を示す図である。 塗布装置の変形例による概略構成を示す図であり、回転ドラム式の塗布装置におけるヘッドユニットDCHの配置の変形例を示す。 塗布装置の変形例による概略構成を示す図であり、平坦搬送式の塗布装置におけるヘッドユニットDCHの配置の変形例を示す。
 本発明の態様に係る塗布装置、或いは塗布装置のヘッドユニットについて、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下で詳細に説明する。なお、本発明の態様は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、多様な変更または改良を加えたものも含まれる。つまり、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれ、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
[第1の実施の形態]
 図1~図4は、第1の実施の形態によるダイコート(スリットコート)方式の塗布装置の概略的な全体構成を示す図である。本実施の形態では、図1に示すように、ロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式でフレキシブルな長尺のシート基板P上に塗布液を塗工して乾燥させるスタンドアロンタイプの塗布装置を例示する。しかしながら、スタンドアロンタイプではなくインラインタイプの塗布装置としても良い。インラインタイプとは、電子デバイス等を製造する為の複数の工程の各々を担う各種の処理装置がシート基板Pの搬送方向に沿って並んだ製造ライン中に組み込まれる形態の塗布装置である。
 図1に示すように、設置場所(工場等)の床面1に設置される本実施の形態の塗布装置は、塗工処理すべき長尺のシート基板Pが巻かれた供給ロール2、供給ロール2にモータによって回転駆動力(トルク)を付与する駆動部3、供給ロール2から引き出されるシート基板Pをダイコート方式の塗工部5に搬送するローラRa、Rb、Rc、シート基板Pを安定に支持して一定速度で搬送する回転ドラムDR(基板支持機構)、ニップローラNR、シート基板Pの表面に塗布された塗布液を乾燥させる為の乾燥ユニット6A、6B、乾燥ユニット6A、6B内でシート基板Pを支持する複数のローラRe、Rf、乾燥後のシート基板Pを巻き取る回収ロール7、回収ロール7にモータによって回転駆動力(トルク)を付与する駆動部8、そして、塗布装置の全体の動作を制御する主制御ユニット10等を備える。なお、図1において、直交座標系XYZのZ軸は重力方向とし、Z軸と垂直なXY面は床面1と平行な水平面とし、供給ロール2、回収ロール7、ローラRa~Rc、Re~Rg、ニップローラNR、回転ドラムDRの各々の回転中心線はY軸と平行に設置される。
 さらに、本実施の形態による塗布装置は、シート基板Pの搬送方向に関して回収ロール7の上流側に配置されるローラRgの位置で、シート基板Pの表面の塗膜の厚みの平均値やシート基板Pの幅方向(図1中のY方向)の厚み分布等を計測する膜厚計測ユニット12も備えている。また、塗工部5のダイコートのヘッドユニットDCHに対してシート基板Pを安定に支持する回転ドラムDRは、シート基板Pの長尺方向(搬送方向)に関する塗膜の厚みムラの発生を低減する為に、モータを含む回転駆動部4によって所定の回転速度で精密に回転するように主制御ユニット10によって制御される。主制御ユニット10は、供給ロール2から回転ドラムDR(及びニップローラNR)までの間で各ローラRa、Rb、Rcを通るシート基板Pに所定のテンションを与えるように、供給ロール2に回転トルクを付与する駆動部3を制御する。
 同様に主制御ユニット10は、回転ドラムDRから回収ロール7までの間で各ローラRe、Rf、Rgを通るシート基板Pに所定のテンションを与えるように、回収ロール7に回転トルクを付与する駆動部8を制御する。さらに主制御ユニット10は、塗工部5内に設けられた計測センサーからの計測情報の収集、塗工部5内に設けられた駆動機構(アクチュエータ)への駆動情報(目標値やパラメータ等)の送出、膜厚計測ユニット12からの計測情報の収集、乾燥ユニット6A、6Bへの設定情報(加熱温度や風速等のパラメータ)の送出等を行う。
 本実施の形態の塗布装置では、図1に示すように、シート基板Pの搬送方向に沿って2つの乾燥ユニット6A、6Bが配置されているが、これは、シート基板Pに塗布される塗布液の種類や塗布厚によって乾燥条件が異なることに対応する為である。例えば、常温でも揮発性の高い溶剤を含む塗布液を塗工する場合、最初の乾燥ユニット6Aでは溶媒を素早く蒸発させて排気する為に、乾燥ユニット6A内に乾燥用の気体DrAが早い風速で流れるように設定され、後段の乾燥ユニット6Bでは溶剤がほとんど抜けた状態の塗布液を十分に硬化させる為に比較的に高い温度(90℃~200℃)に設定される。乾燥ユニット6A、6Bの各々の内部空間は、電熱ヒータ、赤外線ランプ、セラミックヒータ等によって所定の温度に設定される。なお、シート基板Pの母材は、PET(ポリエチレン・テレフタレート)フィルム、PEN(ポリエチレン・ナフタレート)フィルム、ポリイミドフィルム等の樹脂材とするが、その他に、例えば厚さ100μm以下の極薄のシート状に形成した可撓性を持たせたガラス材、圧延等で薄くシート状に形成したステンレス等の金属材、或いはセルロースナノファイバーを含有する紙材等であっても良い。
 図2は、図1に示した塗布装置のうちの塗工部5のヘッドユニット(ヘッド機構)DCHと回転ドラムDRの配置や構成を拡大して示す斜視図である。金属製の回転ドラムDRは、回転の中心線AXoと同軸に取り付けられて回転駆動部4からのトルクが与えられるシャフトSftと、中心線AXoから半径φdの円筒面状の外周面DRaとを有する。シャフトSftは、中心線AXoが床面1(XY面)と平行でY軸と平行になるように塗布装置のボディフレームにベアリングを介して固定され、XZ面内で時計回りに回転される。ゴム製のニップローラNRは、中心線AXoと垂直なXZ面内で見たとき、回転ドラムDRの外周面DRaのうちのシャフトSftよりも下方の位置でシート基板Pをニップするように配置される。シート基板Pは、ニップローラNRに向けて+X方向にほぼ水平に搬送された後、回転ドラムDRの外周面DRaに巻き付いた状態で回転ドラムDRの上方の位置まで搬送され、そこからほぼ水平に+X方向に一定の速度で搬送される。ヘッドユニットDCHは、回転ドラムDRの外周面DRaの最上部の位置でシート基板Pの表面に塗布液Lqを吐出する。
 本実施の形態におけるヘッドユニット(ヘッド機構)DCHは、Y方向に細長く形成されて、X方向に結合される一対のリップ片部材(スロット片部材とも呼ぶ)HA、HBと、ヘッドユニットDCHのY方向の両端部の各々でリップ片部材HA、HBと結合される端部板HCとで構成される。ヘッドユニットDCHの内部には、塗布液Lqを一時的に貯留する為に、XZ面内でほぼ半円形の断面形状でくり貫かれてY方向に延設されたマニホールドMH(貯留部)と、マニホールドMHの下端部から-Z方向に延設されて、塗布液Lqを通すスロット部SLTとが形成されている。スロット部SLTは一対のリップ片部材HA、HBが結合される部分に形成され、スロット部SLTのX方向の幅は、塗布液Lqの粘性や設定される塗布厚に応じて、数μm~数十μmに設定される。スロット部SLTのY方向の長さは、シート基板PのY方向の幅よりも小さく設定されている。スロット部SLTの最下端部はスリット状の開口となっており、塗布液Lqが一様な流量で吐出する。塗布液Lqは、一対のリップ片部材HA、HBのうち-X方向に位置するリップ片部材HBの側面部に接続される供給チューブSTを介して、ヘッドユニットDCH内のマニホールドMH内に加圧された状態で供給される。これにより、塗布液LqはマニホールドMH内に所定の圧力で満たされ、スロット部SLT内を通ってシート基板Pに向けて吐出される。
 本実施の形態では、ヘッドユニットDCH内のスロット部SLT(或いはスリット状の開口)のX方向の間隔(リップ間隔、スロット幅)を計測する為に、リップ片部材HAは光学ガラス、石英等の透明な硝材、又はアクリル製やシクロオレフィンポリマー(COP)製等の透明な樹脂材で作られている。これらの硝材や樹脂材は電気的に絶縁性が高い誘電体材料である。リップ片部材HAの外側(+X方向側)には、スロット部SLT(或いはスリット状の開口)のX方向の間隔を計測する為のセンサーユニット(開口幅計測機構)SUがY方向に所定の間隔で複数配置されている。また、リップ片部材HBは、スロット部SLTのX方向の間隔(リップ間隔、スロット幅)を微調整できるようにステンレス(SUS)等の金属材料で作られている。リップ片部材HBの外側(-X方向側)には、スロット部SLT(或いはスリット状の開口)のX方向の間隔を微調整する為の駆動ユニット(アクチュエータ)ACDがY方向に所定の間隔で複数配置されている。本実施の形態では、複数のセンサーユニットSUの各々で計測されるスロット部SLTの間隔に関する計測情報に基づいて、塗工動作中であっても、スロット部SLTの幅のY方向に関する偏差(幅の誤差分布)をリアルタイムに計測することが可能となる。
 さらに、本実施の形態では、計測されたスロット部SLTの幅の誤差分布に関する計測情報に基づいて、複数の駆動ユニットACDによって、スロット部SLTの幅のY方向の誤差分布を調整することが可能である。駆動ユニットACDは、従来の特開2007-007571号公報に開示されているようなネジによる手動の調整機構であっても良いが、本実施の形態では、推力を発生するアクチュエータを組み込んだ自動の調整機構とする。またセンサーユニットSUは、本実施の形態では、光透過性の硝材によるリップ片部材HAを介してスロット部SLTの幅(X方向の間隔)、すなわちスロット部SLT内に満たされる塗布液LqのX方向の厚みを光学的に計測するように構成される。その為、センサーユニットSUの計測用のエネルギー線としての光(ビーム)は、塗布液Lqに対して透過性を持つ波長帯域に設定される。
 図3は、図1に示した塗布装置の塗工部5のヘッドユニットDCHを支持して上下方向(Z方向)に移動させる為の支持機構の概略的な構成を示す斜視図であり、図2で示したセンサーユニットSUの図示は省略してある。図3において、ヘッドユニットDCHのY方向の両端部の各々には、固定部材20A、20Bが取り付けられ、固定部材20A、20Bの各々はZ方向に延設されたガイド部材21A、21Bに沿って上下方向に移動可能に支持される。ガイド部材21A、21Bは塗布装置のボディフレームに固定され、ガイド部材21A、21Bの各々の上部には、ヘッドユニットDCHの上端部と結合されたピストン部23A、23BをZ方向に駆動するZ駆動部22A、22Bが設けられている。
 Z駆動部22A、22Bは、シート基板Pの先端部を回転ドラムDRの外周面DRaに掛け回す際に、ヘッドユニットDCHを外周面DRaから上方に退避させたり、ヘッドユニットDCHの下端部のスリット状の開口部(リップ開口部、スロット開口部)SSとシート基板Pの表面との間のギャップを所定量に設定(微調整)したりする為に、ヘッドユニットDCHを上下動する。さらに、Z駆動部22Aによるピストン部23AのZ方向の駆動量と、Z駆動部22Bによるピストン部23BのZ方向の駆動量とを個別に調整することで、ヘッドユニットDCHの開口部SSのY方向に延びるエッジ端とシート基板Pの表面とのY方向の平行度を微調整することができる。Z駆動部22A、22Bは、送りネジによる粗微動マイクロメータヘッドによる手動の駆動機構であっても良いが、本実施の形態では、推力を発生するアクチュエータを組み込んだ自動の駆動機構とする。
 図4は、図1~図3に示した塗布装置の塗工部5内の各駆動部と、主制御ユニット10内に設けられる塗工制御部10Aとの接続関係を示す制御系のブロック図である。塗工部5内には、図2、図3で示したヘッドユニットDCH、複数のセンサーユニットSU、複数の駆動ユニットACD、及びZ駆動部22A、22Bの他に、複数のセンサーユニットSUの各々からの計測信号を入力して、ヘッドユニットDCHのスロット部SLTのX方向の幅、或いは、その幅のY方向における誤差分布に関する計測情報30Aを塗工制御部10Aに出力する計測処理部30と、塗工制御部10Aからの指令情報31Aに基づいて、複数の駆動ユニットACDの各々に駆動信号を出力する駆動制御部31とが設けられる。さらに、塗工部5には、タンク32内の塗布液LqをチューブSTaを介して吸い上げて、ヘッドユニットDCH内のマニホールドMHに接続される供給チューブSTに供給するポンプ33と、供給される塗布液Lqの圧力を計測する圧力計34とが設けられる。圧力計34で計測された計測情報34Aは、塗工制御部10Aに送出され、塗工制御部10AはヘッドユニットDCHに供給される塗布液Lqの圧力が目標値になるようにポンプ33をサーボ制御する。
 塗工制御部10Aは、図1に示した膜厚計測ユニット12からの計測情報12Aを入力して、塗工された塗布液Lqの厚みや厚みムラに応じた補正情報を生成して、駆動制御部31に補正の為の指令情報31Aを送出する機能も有する。また塗工制御部10Aは、回転駆動部4をサーボ制御して回転ドラムDRを目標となる回転速度で回転させると共に、Z駆動部22A、22Bをサーボ制御してヘッドユニットDCHのZ方向の高さ位置の調整を行う。さらに塗工制御部10Aには、塗工動作中に生じ得る不具合(エラー)に応じて、塗工動作を緊急に停止させたり、警告メッセージを生成したりする為の発報装置36が接続されている。発報装置36は、塗工制御部10A内に収集される各種の計測情報や生成される駆動制御の情報等に基づいて塗工動作の可否や動作条件(パラメータ)の適否を判定すると共に、緊急停止ボタンからの停止信号も入力する。
 なお、不図示ではあるが、例えば国際公開第2013/146184号パンフレットに開示されているように、回転ドラムDR(基板支持機構)のシャフトSftと同軸に、回転ドラムDRの半径φdとほぼ同じ半径を有するエンコーダ計測用のスケール円盤を設け、スケール円盤の外周面に周方向に沿って格子状に刻設された目盛(スケール部)をエンコーダヘッドで読み取る構成を設けても良い。そしてエンコーダヘッドから出力される計測信号(90°の位相差を有する2相信号等)に基づいて求められる回転ドラムDRの外周面DRaの周速度を用いて、回転駆動部4をサーボ制御すると良い。その際、回転ドラムDRの中心線AXoから見たとき、エンコーダヘッドの読み取り位置とヘッドユニットDCHの塗布液Lqの吐出位置(塗工位置)とをほぼ同じ方位に配置することにより、回転ドラムDRの外周面DRaの周速度のムラが塗工位置で高精度に計測できるので、サーボ制御によって周速度のムラを十分に小さく抑えることができる。
〔ヘッドユニットDCH〕
 図5は、本実施の形態における塗工部5のヘッドユニットDCHの構造を分解して示す斜視図である。図2~図4で示したように、ヘッドユニットDCHは光透過性の硝材(石英等)によるリップ片部材HAと金属製(SUS等)のリップ片部材HBとを貼り合せた構造となっている。図5では図2に示した端部板HCの図示は省略する。リップ片部材HAは、Y方向に細長い板状に形成され、リップ片部材HAのリップ片部材HBと対向する側(内側)の面HA1(内壁面HA1とも呼ぶ)とその反対側(外側)の面HA2(外壁面HA2とも呼ぶ)とはYZ面と平行に設定され、その厚み(面HA1と面HA2のX方向の間隔)は、マニホールドMH内やスロット部SLT内に満たされる塗布液Lqの圧力によって大きく変形しない程度に設定される。本実施の形態では、リップ片部材HAの面HA1は、スロット部SLTの一方の面(内壁面)となる為、全面が光学研磨等によって均一な平面に仕上げられている。
 リップ片部材HAの外側の面HA2に対して-Z方向(下側)に連なる外側の面HA3は、内側の面HA1との間の厚みが小さくなるように加工されている。外側の面HA3は、内側の面HA1と平行に形成されており、図2で示した複数のセンサーユニットSUは、外側の面HA3からスロット部SLTのX方向の幅を計測する。リップ片部材HAの外側の面HA3から-Z方向(下側)にテーパー状に連なる面の先端部HA4は、図3又は図4に示したスリット状の開口部(リップ開口部、スロット開口部)SSのY方向に延びたエッジとなる部分である。実際の先端部HA4は、X方向の幅が0.5mm~数mm程度でXY面と平行になった面、又はXZ面内で微細な曲率半径で丸められた面となるように研磨されている。さらに、リップ片部材HAのY方向の両端側と+Z方向(上方)の端部には、リップ片部材HBとの貼り合せの為の締結ネジFSを貫通させる複数の孔HA5が形成されている。
 リップ片部材HBは、Y方向に細長い板状に形成され、リップ片部材HBのリップ片部材HAの内側の面HA1と接触して締結される内側の面HB2、HB3に対して、XZ面内で半円状に窪ませたマニホールドMHと、スロット部SLTの他方の面(内壁面)となるように、面HB2に対してスロット部SLTのX方向の間隔分だけ研磨によって一様に凹ませた平坦な面HB1(内壁面HB1とも呼ぶ)とを有する。本実施の形態では、面HB1のY方向の長さがシート基板P上に塗工可能なY方向の幅に対応しており、面HB1の-Z方向(下方)の先端部HB4は、図3又は図4に示したスリット状の開口部(リップ開口部、スロット開口部)SSのY方向に延びたエッジとなる部分である。リップ片部材HBの内側のマニホールドMHとスロット部SLTを形成する面HB1とを囲むように配置される面HB2、HB3には、締結ネジFSが螺合する複数のネジ孔HB5が形成されている。また、マニホールドMHには、図4に示したように、供給チューブSTからの塗布液Lqを流入させる為のポート部(開口)ST’が形成されている。なお、不図示ではあるが、複数の締結ネジFSで貼り合わされたリップ片部材HAとリップ片部材HBとが接触する面HA1と面HB2、HB3との界面には、加圧された塗布液Lqの滲み出しを防止する為の極薄のパッキングシート材が挟み込まれる。
 図5に示したヘッドユニットDCHでは、塗布液Lqの流路となるスロット部SLTの内壁を構成するリップ片部材HAの内側の面HA1と、リップ片部材HBの内側の面HB1との平行性を高精度に保つことによって、シート基板P上に塗工される塗布液Lqの厚みのY方向の均一性が確保できる。しかしながら、図5の構造から明らかなように、リップ片部材HAの先端部HA4側とリップ片部材HBの先端部HB4側とは、スロット部SLT(開口部SS)を形成する必要が有る為、締結ネジFS等による締結ができない。その為、特に粘性の高い塗布液Lqを高い圧力でスロット部SLT内に通すような場合、開口部SS付近のリップ片部材HA、HBが互いに外側に膨らむように変形し、その結果、開口部SSでのスリット幅がY方向に関して均一でなくなり、塗工された塗布液Lqの厚さにムラが生じることになる。そこで、本実施の形態では、センサーユニットSUを用いて、スロット部SLT(開口部SSのスリット)のX方向の幅の変化を光学的に計測する。
〔センサーユニットSU(開口幅計測機構)の構成〕
 図6は、図5に示したヘッドユニットDCHをXZ面と平行な面で切断した部分断面と、本実施の形態におけるセンサーユニットSUとの配置関係を示す図である。図6に示すように、本実施の形態におけるセンサーユニットSUは、光透過性のリップ片部材HAの外側の面HA3からZ方向に位置ずれした2本の計測用の光ビームBMa、BMbの各々を光軸AXmに沿ってスロット部SLTに向けて投射し、リップ片部材HAの内側の面HA1での光ビームBMaの反射ビームと、リップ片部材HBの内側の面HB1での光ビームBMbの反射ビームとの光学特性の変化を検出して、スロット部SLTのX方向の幅(ギャップ)ΔSgの変化を計測する。図6において、スロット部SLT内には塗布液Lqが-Z方向(下方)に一定の流量で流され、先端の開口部SS(先端部HA4、HB4)から吐出する塗布液Lqは、シート基板Pの表面と開口部SSとのZ方向のギャップ量ΔZg、塗布液Lqの粘性やシート基板Pの移動速度(周速度)に応じて、X方向に関してメニスカス状の液溜りLqaを形成した後、シート基板Pの移動に伴ってX方向に引っ張られていく。
 本実施の形態では、光ビームBMaのリップ片部材HAの面HA1での反射率、及び光ビームBMbのリップ片部材HBの面HB1での反射率を高める為に、面HA1及び面HB1の一部分に耐酸性、耐アルカリ性の金(Au)等の貴金属、又は耐酸性、耐アルカリ性の物質による反射膜RFa、RFbが形成される。反射膜RFaと反射膜RFbは、投射される光ビームBMa、BMbの高さ方向(Z方向)の位置ずれ量に対応してZ方向のずれた位置に、真空蒸着等によって1μm以下の厚み、望ましくは0.5μm~0.1μm程度の厚みで形成される。先の図2で示したように、センサーユニットSUはリップ片部材HAの面HA3と対向してY方向に複数並べられる為、反射膜RFa、RFbは、光軸AXmの高さ位置を挟んでZ方向に位置ずれした状態で、それぞれY方向にベルト状に連続して形成しても良い。
 また、光ビームBMa、BMbの波長は、塗布液Lqがフォトレジストや紫外線硬化樹脂のように、主に紫外域の波長帯域(波長450nm以下)に感光感度を有する感光性塗布液の場合は、その感光感度の波長帯域よりも長い非感光性の波長帯となるように設定される。また、スロット部SLT内の塗布液Lqの厚み(幅ΔSg)が数十μm程度と薄くても、紫外波長~可視波長での光透過率が低くなる塗布液Lqの場合は、光ビームBMa、BMbの波長を赤外域(波長700nm以上)に設定しても良い。
 図6に示したセンサーユニットSUは、光ビームBMaを面HA1の反射膜RFa上にスポット光として集光させると共に、光ビームBMbを面HB1の反射膜RFb上にスポット光として集光させるように構成され、光ビームBMaの集光点と光ビームBMbの集光点とのX方向の位置ずれ量(フォーカスオフセット量)に基づいて、スロット部SLTの幅ΔSgを計測する。図7は、2本の光ビームBMa、BMbを用いたセンサーユニットSUの具体的な光学構成を示す斜視図である。図7において、計測用の光ビームBMa、BMbの源となるビームBMは、半導体レーザ光源やLED等から射出され、不図示のレンズ系によって一定の直径の平行光束に整形された後、開口絞り(NA絞り)40の円形開口に照射され、ビームBMの裾野の1/e以下の強度分布がカットされる。開口絞り40の円形開口を透過したビームBM(平行光束)はレンズ系41によって集光され、反射ミラー42で90度に反射されて光軸AXmと平行に進み、面Cpでビームウェストとなった後に発散して偏光ビームスプリッタPBS1に入射する。偏光ビームスプリッタPBS1に入射するビームBMは、ここではY方向の直線偏光であり、偏光ビームスプリッタPBS1の偏光分離面(XY面に対して45°傾いた面)は、面CpからのビームBMをそのまま透過し、1/4波長板QP1を透過したビームBMは円偏光に変換されて、レンズ系L1に入射する。レンズ系L1の光軸は、図6に示した光軸AXmに相当し、反射ミラー42で反射されたビームBMの主光線(中心光線)は、光軸AXmと平行な状態で、且つ光軸AXmから-Z方向に一定の量だけ偏心した状態でレンズ系L1に入射する。
 1/4波長板QP1を透過したビームBMは、光ビームBMaとなって、レンズ系L1とレンズ系L2とで構成されるリレー光学系(結像光学系)を介してリップ片部材HAの面HA1に形成された反射膜RFaにテレセントリックな状態で投射される。レンズ系L1、L2によるリレー光学系は、反射ミラー42の後の面Cpと反射膜RFa(面HA1)とを光学的に共役関係(結像関係)にするように設定される。従って、レンズ系L2から射出する光ビームBMaは、反射膜RFa上でスポット光となるような収斂光束にされる。なお、本実施の形態では、レンズ系L1とレンズ系L2によるリレー光学系はテレセントリックな縮小結像系となっており、瞳面Epはレンズ系L1とレンズ系L2の中間位置よりもレンズ系L2側に寄っている。反射膜RFa上でスポット光となって投射された光ビームBMaの反射ビームは、レンズ系L2、瞳面Ep、レンズ系L1を逆進して、1/4波長板QP1に達する。1/4波長板QP1を逆進して偏光ビームスプリッタPBS1に入射する反射ビームは、1/4波長板QP1の作用でZ方向の直線偏光に変換されている為、偏光ビームスプリッタPBS1の偏光分離面で+Z方向に進むように90°で反射され、偏光ビームスプリッタPBS2に入射する。偏光ビームスプリッタPBS2は、偏光ビームスプリッタPBS1と同じ特性のものであり、光軸AXmを中心に偏光ビームスプリッタPBS1を180°だけ回転させた位置に配置される。
 偏光ビームスプリッタPBS1から+Z方向に進んで偏光ビームスプリッタPBS2に入射した反射ビームは、偏光ビームスプリッタPBS2の偏光分離面で-X方向に進むように90°で反射され、1/4波長板QP2を透過して主光線(中心光線)が光軸AXmと平行に進む光ビームBMbとなって、リレー光学系のレンズ系L1に入射する。その際、偏光ビームスプリッタPBS1から偏光ビームスプリッタPBS2に向かう反射ビームは、偏光ビームスプリッタPBS1と偏光ビームスプリッタPBS2の間の位置でビームウェストとなるように収斂した後に発散して、偏光ビームスプリッタPBS2に入射する。1/4波長板QP2を透過した光ビームBMbは、光軸AXmに対して+Z方向に偏心した状態でレンズ系L1に入射し、瞳面Ep、レンズ系L2を通って、リップ片部材HBの面HB1に形成された反射膜RFbにテレセントリックな状態で投射される。レンズ系L2から射出する光ビームBMbは、反射膜RFaと反射膜RFbとのX方向の間隔が、設計上で設定されているスロット部SLTの幅ΔSgの値と一致している場合、即ち、幅ΔSgに変動が無い場合、反射膜RFb上でスポット光として集光されるように設定されている。
 反射膜RFb上でスポット光となって投射された光ビームBMbの反射ビームは、レンズ系L2、瞳面Ep、レンズ系L1を逆進して、1/4波長板QP2に達する。1/4波長板QP2を逆進して偏光ビームスプリッタPBS2に入射する反射ビームは、1/4波長板QP2の作用でY方向の直線偏光に変換される為、偏光ビームスプリッタPBS2の偏光分離面をそのまま透過して、ピンホール板43に達する。ピンホール板43上には、反射膜RFb上に形成されるスポット光の反射像がリレー光学系(レンズ系L1、L2)によって拡大投影される。スロット部SLTの幅ΔSgに変動が無い場合、ピンホール板43上に投影されるスポット光の反射像は直径が最も小さく、シャープな強度分布を持つ。そこで、ピンホール板43には、そのスポット光の反射像が最もシャープな状態のときの直径に対応したピンホールが設けられ、ピンホール板43の裏側には、ピンホールを透過して反射ビームの光量(強度)に応じた光電信号44Aを出力するフォトセンサー44が設けられる。フォトセンサー44は、ビームBMの波長域で感度が高い素子であれば良く、シリコンフォトダイオード(SPD)等で構成される。
 図7のセンサーユニットSUの構成では、スロット部SLTの幅ΔSgが設計値から変動なく維持されている場合、レンズ系41の後の面Cpと、反射膜RFaと、2つの偏光ビームスプリッタPBS1、PBS2の間でビームウェストとなる面Cp’と、反射膜RFbと、ピンホール板43との各々が互いに共役関係となるように設定されている。即ち、図7のセンサーユニットSUは共焦点型光学センサーとして構成される。図8は、そのような共役関係と各ビームの収斂/発散の様子をXZ面内で誇張して表した光路図であり、塗布液Lqで満たされたスロット部SLTの幅ΔSgは設計値と一致していて、幅ΔSgの変動量(誤差量)はゼロとする。
 図7に示したレンズ系41によって収斂された光源からのビームBMは、図8に示すように、面Cpでビームウェストとなった後、発散光束となって、偏光ビームスプリッタPBS1、1/4波長板QP1を透過して、光軸AXmから-Z方向に偏心した位置で、リレー光学系の前段のレンズ系L1に光ビームBMaとしてテレセントリックな状態で入射する。レンズ系L1を通った光ビームBMaは、その主光線が瞳面Epの中心(光軸AXmの位置)を斜めに通るように進み、リレー光学系の後段のレンズ系L2に入射する。レンズ系L2から射出する光ビームBMaは収斂光束となり、その主光線(中心光線)が光軸AXmと平行なテレセントリックな状態でリップ片部材HAの面HA3から入射して反射膜RFa上でスポット光(ビームウェスト)となるように集光される。従って、この状態のとき、リレー光学系(レンズ系L1、L2)によって、面Cpと反射膜RFaとは光学的に共役な関係(結像関係)に設定されている。反射膜RFaに投射された光ビームBMaの反射ビームBMa’は、光ビームBMaと同じ光路を逆進し、リレー光学系(L1、L2)に入射する。リレー光学系のレンズ系L2から射出する反射ビームBMa’は、面Cpでビームウェストとなるような収斂光束となるが、1/4波長板QP1と偏光ビームスプリッタPBS1の作用によって、偏光ビームスプリッタPBS2の方向(+Z方向)に反射される為、XY面と平行な面Cp’でビームウェストとなるように集光される。
 面Cp’は、偏光ビームスプリッタPBS1と偏光ビームスプリッタPBS2の間に生成されるが、反射膜RFaの位置で光ビームBMaがビームウェストとなるベストフォーカス状態のとき、面Cp’の偏光ビームスプリッタPBS1の偏光分離面からの距離は、面Cpから偏光ビームスプリッタPBS1の偏光分離面までの距離と等しくなっている。面Cp’でビームウェストとなるように集光された反射ビームBMa’は、発散光束となって偏光ビームスプリッタPBS2に入射し、そこで90°に反射された後、1/4波長板QP2を透過して、光軸AXmから+Z方向に偏心した位置で、リレー光学系のレンズ系L1に光ビームBMbとしてテレセントリックな状態で入射する。レンズ系L1を通った光ビームBMbは、その主光線が瞳面Epの中心(光軸AXmの位置)を斜めに通るように進み、リレー光学系のレンズ系L2に入射する。レンズ系L2から射出する光ビームBMbは収斂光束となり、その主光線(中心光線)が光軸AXmと平行なテレセントリックな状態でリップ片部材HAの面HA3から入射して、スロット部SLTの塗布液Lqを透過して反射膜RFb上でスポット光(ビームウェスト)となるように集光される。
 従って、この状態のとき、リレー光学系(L1、L2)によって、面Cp’と反射膜RFbとは光学的に共役な関係(結像関係)に設定されている。反射膜RFbに投射された光ビームBMbの反射ビームBMb’は、光ビームBMbと同じ光路を逆進し、リレー光学系(L1、L2)に入射する。リレー光学系のレンズ系L2から射出する反射ビームBMb’は、面Cp’でビームウェストとなるような収斂光束となるが、1/4波長板QP2と偏光ビームスプリッタPBS2の作用によって、偏光ビームスプリッタPBS2を+X方向に透過し、YZ面と平行に配置されるピンホール板43のピンホールの位置でビームウェストとなるように集光される。反射膜RFbの位置で光ビームBMbがビームウェストとなるベストフォーカス状態のとき、ピンホール板43の偏光ビームスプリッタPBS2の偏光分離面からの距離は、面Cp’から偏光ビームスプリッタPBS2の偏光分離面までの距離と等しくなっている。このように、光ビームBMaが反射膜RFaの位置でビームウェストとなり、且つ光ビームBMbが反射膜RFbの位置でビームウェストとなるベストフォーカス状態のとき、ピンホール板43を透過する反射ビームBMb’の光量は最大となり、フォトセンサー44から出力される光電信号44Aのレベルは最も大きな値となる。
 次に、スロット部SLTの幅ΔSgが設計値から変化した場合を説明するが、ここでは、説明を簡単にする為、センサーユニットSUの各種の光学部材(レンズ系L1、L2、偏光ビームスプリッタPBS1、PBS2、レンズ系41、ピンホール板43等)を保持する保持筐体(鏡筒等を含む保持金物)が、リップ片部材HA(外側の面HA3)に対して少なくともX方向には微動しないように取り付けられているものとする。すなわち、スロット部SLT内の塗布液Lqの内圧の上昇によって、リップ片部材HAがリップ片部材HBに対して+X方向に膨らむように変形した場合でも、図8に示したセンサーユニットSUの全体(保持筐体)がリップ片部材HA(若しくはリップ片部材HB)と一緒にX方向に変位し、反射膜RFa(若しくは反射膜RFb)とリレー光学系(レンズ系L2)との間の光路長は変化しないものとする。従って、図8のセンサーユニットSUのフォトセンサー44からの光電信号44Aの強度変化は、リップ片部材HAの内側の面HA1(反射膜RFa)、若しくはリップ片部材HBの内側の面HB1(反射膜RFb)を基準にしたスロット部SLTの幅ΔSgの変動を表すことになる。
 さらに、図7で示した開口絞り40の後のレンズ系41のうちの少なくとも1つのレンズは、図9に示すように、レンズ系41の光軸方向に移動可能に設けられる。図9は、図7に示した開口絞り40から面Cpまでの光路部分を拡大して表した斜視図である。本実施の形態では、開口絞り40から平行光束となって射出されるビームBMを入射するレンズ系41は2枚のレンズ41a、41bで構成され、そのうち開口絞り40側のレンズ41aを保持するレンズマウント41cが、リニアアクチュエータ(小型の超音波モータやリニアモータ)50によって光軸方向に所定のストロークで移動可能に設けられる。その移動位置はリニアスケール(エンコーダ)51から出力される位置情報51Aによって計測される。
 レンズ系41のうちのレンズ41aを光軸方向に移動させることによって、面Cpを通るビームBMのビームウェストの位置(集光位置)を、面Cpを中心とした一定の範囲で、リレー光学系(L1、L2)の光軸AXmに沿った方向(X方向)に移動させることができる。レンズ41aをリニアアクチュエータ50の移動ストロークの中間位置(中立位置)に移動させると、ビームBMのビームウェストは面Cpに位置し、レンズ41aをリニアアクチュエータ50の移動ストロークの最も開口絞り40側に移動させると、ビームBMのビームウェストは集光位置Cpaにシフトし、レンズ41aをリニアアクチュエータ50の移動ストロークの最もレンズ41b側に移動させると、ビームBMのビームウェストは集光位置Cpbにシフトする。
 本実施の形態では、図4に示した計測処理部30が、センサーユニットSUの各々のリニアスケール51で計測されるレンズ41aの光軸方向(図7、図9中のY方向)の位置情報51Aと、図7や図8に示したフォトセンサー44からの光電信号44Aの強度変化とに基づいて、スロット部SLTの幅ΔSgの変動量(誤差量)や、その変動量のY方向の分布等に関する計測情報30Aを生成する。なお、リニアアクチュエータ50の駆動によって、ビームBMのビームウェストの位置が集光位置Cpaと集光位置Cpbとの間で光軸方向にシフトすることから、このようなシフトのことをフォーカスシフトとも呼ぶ。フォーカスシフトは、レンズ系41(2枚のレンズ41a、41b)の全体をリニアアクチュエータ50によって光軸方向に移動させる構成にしても同様に実現できる。
 図9において、レンズ41aを移動ストロークの中間位置(中立位置)に設定したとき、ビームBMのビームウェスト(集光点)は面Cpに位置し、図8で説明したように、リレー光学系(L1、L2)から射出する計測用の光ビームBMaは、反射膜RFa上でビームウェストとなるように集光する。反射膜RFaからの反射ビームBMa’は、偏光ビームスプリッタPBS1の偏光分離面で反射されて、面Cp’でビームウェストになるように集光され、さらに偏光ビームスプリッタPBS2で反射されて、計測用の光ビームBMbとなって、反射膜RFbに投射される。X方向に関する反射膜RFaと反射膜RFbの間隔、即ちスロット部SLTの幅ΔSgが設計値(初期値)と一致している場合、フォトセンサー44の光電信号44Aは最も高い強度値となるが、幅ΔSgが設計値(初期値)に対して増加する方向、又は減少する方向に変化した場合、光電信号44Aは最も高い強度値よりも低い値となる。これは、反射膜RFbからの反射ビームBMb’がピンホール板43上でビームウェストにならずにデフォーカスした状態(スポット光の径がボケて広がった状態)で集光される為、ピンホールを透過する反射ビームBMb’の光量が減少するからである。
 図10は、レンズ41aを等速度で移動させたときにフォトセンサー44から出力される光電信号44Aの強度変化の様子を模式的に表したグラフである。図10(A)は、横軸を時間とし、縦軸をレンズ41aの移動位置としたレンズ41aの位置変化の一例を表すグラフであり、図10(B)、図10(C)、図10(D)の各々は、横軸を時間とし、縦軸を光電信号44Aの強度値とした信号の強度変化の一例を表すグラフである。図10(A)において、レンズ41aは時刻T0から時刻T1の間、移動ストロークのプラス側のリミット位置+LMP(例えば、図9中の最も開口絞り40側の位置)に静止し、時刻T1から等速度で移動ストロークのマイナス側のリミット位置-LMP(例えば、図9中の最もレンズ41b側の位置)に向けて移動する。その移動の間、レンズ41aは時刻T2で中立位置を横切り、時刻T3でリミット位置-LMPに達して静止する。
 スロット部SLTの幅ΔSgに変動が無く、設計値(初期値)に維持されている場合、フォトセンサー44からの光電信号44Aの強度は、図10(B)のように変化する。図10(A)のようにレンズ41aが時刻T2で中立位置となったときに、光電信号44Aの強度は図10(B)のように最大値となる。図4で示した計測処理部30は、時刻T1から時刻T3までの間に、図9に示したリニアスケール51から出力される位置情報51A(デジタルカウンタでの計測用のアップ/ダウンパルス信号)に対応して、光電信号44Aの強度値をアナログ/デジタルコンバータ(ADC)でデジタル値に変換して、図10(B)の信号波形をレンズ41aの位置と対応させて波形メモリに記憶する。計測処理部30は、波形メモリに記憶された波形を解析して、波形中の最大値に対応したレンズ41aの位置Pxを特定する。さらに計測処理部30は、その特定された位置Pxが中立位置に対して許容範囲内であれば、スロット部SLTの幅ΔSgが変化していないと判断する。
 一方、スロット部SLTの幅ΔSgが初期値に対して増加、又は減少していた場合、上記のようにして、レンズ41aを時刻T1から時刻T3の間に等速度でスイープ移動させたときに得られる光電信号44Aの強度は、図10(C)、又は図10(D)に示すように、中立位置(初期位置)から許容範囲以上にずれた位置(時刻Ta又は時刻Tb)で最大値(ピーク値)となる。図10(C)の場合、光電信号44Aの強度が最大値となるレンズ41aの位置Pxaは、中立位置からプラス方向にずれ量ΔEsaだけシフトし、図10(D)の場合、光電信号44Aの強度が最大値となるレンズ41aの位置Pxbは、中立位置からマイナス方向にずれ量ΔEsbだけシフトしている。そのずれ量ΔEsa、ΔEsbは、スロット部SLTの幅ΔSgの初期値からの変動量に比例している。
 ここで、スロット部SLTの幅ΔSgの初期値からの変動量をδgとし、光電信号44Aの強度が最大値となるときのレンズ41aの位置Pxの初期位置からのずれ量をΔEsとし、比例定数をkとしたとき、計測処理部30は、δg=k・ΔEsの関係から変動量δgを算出する。比例定数kは、図7(又は図8)に示したセンサーユニットSUの主にリレー光学系(レンズ系L1、L2)の倍率や焦点距離等の設計条件から一義的に設定可能である。なお、図10(A)のようなレンズ41aのスイープ動作は、リミット位置+LMPとリミット位置-LMPとの間で複数回実行し、その間に得られる光電信号44Aのスイープ動作毎の波形を波形メモリに取り込んで、スイープ動作毎に記憶した複数の波形の平均によってピーク位置を特定しても良い。
 以上のようなセンサーユニットSUは、リップ片部材HAの外側の面HA3と対向して、Y方向に所定の間隔で複数設けられているので、計測処理部30は、センサーユニットSUの各々で計測される光電信号44Aの波形中のピーク位置を求め、それぞれの計測位置(計測用の光ビームBMa、BMbの投射位置)におけるスロット部SLTの幅ΔSgの変動量δgや幅ΔSgの値を計測する。図11は、スロット部SLTの幅を形成するリップ片部材HAの内側の壁面HA1とリップ片部材HBの内側の壁面HB1とのXY面内での変形の様子を誇張して表した図である。スロット部SLT内に満たされる塗布液Lqの内圧が高くなると、壁面HA1と壁面HB1との間隔である幅ΔSgは、初期の幅ΔSg0に対して大きくなる。特に、スロット部SLTのY方向の中央部分は、その幅ΔSgが最も大きく膨らむように変形する。図2で示したように、本実施の形態では、スロット部SLTの長手方向(Y方向)に沿って6つのセンサーユニットSU1~SU6が一定間隔で配置される。
 図4中の計測処理部30は、センサーユニットSU1~SU6の各々からの光電信号44A(図8)と位置情報51A(図9)とに基づいて、各々の計測位置で、スロット部SLTの実際の幅ΔSg1~ΔSg6と、初期の幅ΔSg0からの変動量δg1~δg6とを求める。これらの実際の幅ΔSg1~ΔSg6の値と変動量δg1~δg6の値は、計測情報30Aとして図4の塗工制御部10Aに送られる。センサーユニットSU1~SU6による実際の幅ΔSg1~ΔSg6の値と変動量δg1~δg6の値は、一定のインターバル時間ごと計測(更新)される。そのインターバル時間は、スロット部SLTの幅ΔSgの変動量δgの時間的な変化の頻度や変化の緩慢度に応じた任意の時間に設定することができる。例えば、変動量δgの変化が短時間に発生する場合、インターバル時間は数秒程度に設定され、変動量δgの変化が時間的に緩慢に生じるような場合、インターバル時間は分単位(又は30秒単位)で設定される。
〔スロット部SLTの幅のモニター〕
 図12は、図4の塗工制御部10A(又は図1中の主制御ユニット10)に設けられる制御用のモニター装置(ディスプレー)の表示画面DSPの一例を表す図である。図12において、表示画面DSPの下段には、計測処理部30から塗工制御部10Aに送られてくる計測情報30Aに基づいて、ヘッドユニットDCHのスロット部SLTの現在の幅ΔSg1~ΔSg6の各々の値に対応した高さを持つバーグラフBg1~Bg6が、センサーユニットSU1~SU6の配置に対応した並びで表示される。バーグラフBg1~Bg6の各々の長さ(高さ)が、計測された実際の幅ΔSg1~ΔSg6の値に対応している。また、各バーグラフBg1~Bg6のうち、幅ΔSgの初期値である幅ΔSg0(初期幅ΔSg0)を中心として設定される許容範囲±ηから外れたバーグラフBg2~Bg5については、初期幅ΔSg0からの変動量δg2~δg5が色分けされて表示される。
 表示画面DSPの上段には、下段に表示されるスロット部SLTの現在の幅ΔSg1~ΔSg6の分布の下で、塗布液Lqをシート基板P上に塗工した場合に推定される塗布厚のY方向の分布GFが表示される。分布GFは、表示画面DSPの下段に表示されるスロット部SLTの現在の幅ΔSg1~ΔSg6(先端の開口部SSのX方向の幅)の分布の他に、塗布液Lqの粘性、スロット部SLT内の塗布液Lqの圧力、図6に示したシート基板Pの表面と開口部SSとのZ方向のギャップ量ΔZg、シート基板Pの送り速度等に基づいて、塗工制御部10A(又は図1中の主制御ユニット10)がシミュレーションを行った結果として表示される。オペレータ(作業者)は、表示画面DSPを見ることによって、分布GFにおける最も薄い部分(Y方向の位置)と、最も厚い部分(Y方向の位置)とを直感的に把握することができる。
 なお、図12の表示画面DSPに示したバーグラフBg1~Bg6のうち、バーグラフBg2~Bg5は、許容範囲±ηから大きく外れた状態で表したが、実際の塗工動作の間は、図2又は図4で説明した駆動制御部31と複数の駆動ユニットACDによって、計測処理部30で計測された変動量δg1~δg6の各々が、ほぼゼロとなるように、複数の駆動ユニットACDの各々がサーボ制御される為、6つのセンサーユニットSU1~SU6の各々によって計測されるスロット部SLTの幅ΔSg1~ΔSg6の各々は、いずれも初期幅ΔSg0を中心とした許容範囲±η内に収められている。なお、図12の表示画面DSPの右下に表示される「Adjust」のボタンCBは、センサーユニットSU1~SU6によって計測されるスロット部SLTの幅ΔSg1~ΔSg6の計測値と初期幅ΔSg0との対応関係や、レンズ41aの移動ストローク中の中立位置等を較正するキャリブレーション動作を実行する為のボタンである。
〔第1の駆動ユニットACD(電動式)〕
 図4で説明したように、複数の駆動ユニットACDが駆動制御部31によって電気的に制御される構成とする場合は、例えば、リップ片部材HBの先端の開口部SSを規定する先端部HB4を、推力が小さい小型のアクチュエータであっても容易に弾性変形するような構造にすることが望ましい。例えば、特開2005-034748号公報に開示されているように、外力により変形して開口部SSに近いスロット部SLTの幅ΔSg(間隔)を容易に変化させることができる薄板を、リップ片部材HBの内壁面HB1に沿って設け、圧電体の歪み(伸縮)を利用したピエゾ素子や、金属の熱膨張を利用したヒートボルト等の電気的なアクチュエータによって薄板を変形させてスロット部SLTの幅ΔSgの長手方向(Y方向)のムラを補正する構成としても良い。
 図13は、スロット部SLTの内壁面HB1を金属製の薄板TPで形成し、駆動ユニットACDを印加電圧に応じて全長が伸びるピエゾ素子とした場合のヘッドユニットDCHの部分断面を示す図である。駆動ユニットACDは、Y方向に沿った離散的な複数の位置の各々に、伸縮方向がZ軸とX軸の各々に対して約45°になるように設けられる。そしてリップ片部材HBの-Z方向の先端部には、X方向の厚みを小さくしたヒンジ部HgsがY方向に延設される。リップ片部材HBの一部であってヒンジ部Hgsの下側(-Z方向)には、駆動ユニットACDが伸びたときの推力(押圧力)を受ける作用部分HBpが形成されている。
 また、駆動ユニットACDの作用部分HBpと反対側には、駆動ユニットACDを支持する金属製のバックアップ部材BUが、リップ片部材HBの-X方向の外壁面HB5に固定されている。駆動制御部31からの駆動電圧が駆動ユニットACD(ピエゾ素子)に印加されると、駆動ユニットACDは印加電圧の大きさに応じた量で45°方向に伸びるが、その伸張力を受けて、作用部分HBpと薄板TPの-Z方向の先端部とはヒンジ部Hgsの部分でXZ面内において反時計回りに弾性変形(屈曲)する。これによって、リップ片部材HBの先端部HB4がリップ片部材HAの先端部HA4側に接近するように変位し、スロット部SLTの開口部SSの幅ΔSg(間隔)をミクロンオーダーで減少させることができる。駆動ユニットACDは印加電圧をゼロにすると、駆動ユニットACDは初期の長さに戻り、作用部分HBpと薄板TPの-Z方向の先端部も弾性変形前の状態に戻る。
〔第2の駆動ユニットACD(手動式)〕
 ところで、複数の駆動ユニットACDが電動式ではなく、マイクロメータヘッド等の手動式による駆動機構(ネジの回転によるスピンドル部の微動)の場合は、図12に示した表示画面DSPの下段に表示されるバーグラフBg1~Bg6が短時間(例えば、1~5秒間隔)で更新表示されるように設定し、オペレータが表示画面DSPを見ながら、バーグラフBg1~Bg6のうち許容範囲±ηから外れるような変動傾向を示したセンサーユニットSUのY方向の位置に対応した駆動ユニットACD(マイクロメータヘッド)を手動で調整することができる。ヘッドユニットDCHの近傍にモニター装置が無く、オペレータがモニター装置を直視できないときは、表示画面DSPを表示させたタブレット端末をヘッドユニットDCHの近傍に置いて、マイクロメータヘッドの操作(調整作業)を行えば良い。
 図14は、手動式の駆動ユニットACDとして、マイクロメータヘッドMMHを用いて、ヘッドユニットDCHのスロット部SLTの幅ΔSg(先端の開口部SSのX方向の幅)を調整する為の機構の部分断面を表す図である。ヘッドユニットDCHの断面構造は、先の図6に示した構造と同じものであり、リップ片部材HAの外壁面HA3側にはセンサーユニットSUが配置され、金属製のリップ片部材HBの-X方向側の外壁面HB5には、金属製の調整用支持部材BUPがネジFscで固着されている。この調整用支持部材BUPは、例えば、従来の技術として挙げた特開2007-007571号公報に開示された構成と同様に、スロット部SLT(開口部SS)が延びるY方向の複数の位置の各々に設けられる。調整用支持部材BUPは、リップ片部材HBよりも高い剛性の金属材料で作られているのが望ましく、調整用支持部材BUPの-Z方向の下半分程度の部分は、リップ片部材HBの外壁面HB5から-X方向に数mm程度の平行な隙間が形成されるように作られている。
 調整用支持部材BUPの-Z方向の先端付近には開口Uoが形成され、X方向に可動のスピンドル部SPRが開口Uoを通るように調整用支持部材BUPに固定されたマイクロメータヘッドMMHが設けられる。マイクロメータヘッドMMHは、スピンドル部SPRのX方向の粗動の為の粗動用ダイヤルCDgと、スピンドル部SPRのX方向の微動の為の微動用ダイヤルFDgとを備え、スピンドル部SPRは、例えば粗動用ダイヤルCDgの1回転でX方向に250μm移動し、微動用ダイヤルFDgの1回転でX方向に5μm移動する。粗動用ダイヤルCDgや微動用ダイヤルFDgの回転によってスピンドル部SPRを+X方向に移動させることにより、リップ片部材HBの下方部分が調整用支持部材BUPに対して+X方向に押圧される。これにより、リップ片部材HBのマニホールドMHよりも下の部分が、スロット部SLTの幅ΔSg(開口部SSの幅)を狭める方向に僅かに湾曲(弾性変形)する。セットビスLscは調整用支持部材BUPに螺合されて、リップ片部材HBのマニホールドMHのZ方向の高さ位置よりも下方の位置で外壁面HB5に当接する。マイクロメータヘッドMMHによる調整後に、セットビスLscを締め付けることにより、リップ片部材HBのマニホールドMHよりも下の部分の湾曲(弾性変形)の状態がマイクロメータヘッドMMHで調整された状態に維持される。
 このようなマイクロメータヘッドMMHが取り付けられた調整用支持部材BUPは、リップ片部材HBの面HB5のY方向に沿った複数の位置に設けられており、各々の位置でマイクロメータヘッドMMHを調整することにより、図11に例示したリップ片部材HBの内壁面HB1のXY面内での湾曲を補正して、スロット部SLT(開口部SS)の実際の幅ΔSg1~ΔSg6の各々を許容範囲内に揃えることが可能となる。なお、マイクロメータヘッドMMHとしては、例えば、シグマ光機株式会社より販売されているウォーム式粗微動マイクロメータヘッドWGP-13R、或いは株式会社ミツトヨより販売されているマイクロメータヘッドMHT-5FP,MHT-LC等が利用できる。
〔第2の実施の形態〕
 図15~18は、第2の実施の形態による第2のヘッドユニットDCH2の構造を示す図であり、先の図5、図6、図13、図14に示したヘッドユニットDCHと類似した機能の部材や部分には同じ符号を付してある。また図15~18の直交座標系XYZは、図5、図6に示した直交座標系XYZと合わせてある。図15はヘッドユニットDCH2をリップ片部材HA側から見た斜視図であり、図16はヘッドユニットDCH2をリップ片部材HB側から見た斜視図であり、図17はヘッドユニットDCH2をY方向(スロット部SLTが延びる方向)から見た端面図であり、図18はヘッドユニットDCH2を下側(スロット部SLTの開口部SS側)から見た斜視図である。
 本実施の形態では、先の図5に示したように、複数の締結ネジFSによって互いにX方向に締結されるリップ片部材HAとリップ片部材HBは、共に金属製(例えばステンレス)とする。そして、ヘッドユニットDCH2の内部に形成されるマニホールドMHの下端部から-Z方向に延設されるスロット部SLTは、リップ片部材HAの-X方向側(内側)の平坦な壁面HA1(図17参照)とリップ片部材HBの+X方向側(内側)の平坦な壁面HB1(図17参照)とで構成される。スロット部SLTのX方向の幅ΔSgは、壁面HA1と壁面HB1の間に挟み込まれる極薄の金属製のシート部材(シム部材)SMpの厚みで規定される。シート部材SMpのYZ面内で見た外形はリップ片部材HA、HBの外形と同じに形成され、YZ面内で見た内側の形状はスロット部SLTとマニホールドMHとを避けるように矩形に切り取られた形状となっている。また、シート部材SMpには、リップ片部材HAの外側の壁面HA2の周辺部に形成されて締結ネジFSを通す複数の孔HA5(図15、図18参照)の各々に対応した位置に、締結ネジFSを通す孔が形成されている。
 リップ片部材HAの下側(-Z方向側)には、図15に示すように、Y方向に沿って7つの円形の開口部HL1~HL7(n=1~7としてHLnと呼称することもある)がほぼ一定の間隔で形成されている。7つの開口部HLnの各々は、図17に示すように、先の第1の実施形態の図6~図9で説明した光学的なセンサーユニットSUからの光ビームBMa、BMb、及び反射ビームBMa’、BMb’を通すような大きさ(直径)に設定されている。そして、リップ片部材HAの内壁面HA1のうちの開口部HLnに対応した部分には、開口部HLnをふさぐようなZ方向の寸法を持った光透過性の透明板部材(石英板、光学ガラス板、アクリル板等の誘電体材料)GHpが埋め込まれている。透明板部材GHpのX方向の厚みは、リップ片部材HAのX方向の厚みよりも薄く、1mm~数mm程度に設定され、透明板部材GHpの-X方向側の面は、リップ片部材HAの内側の壁面HA1と同一面となるように、リップ片部材HAの壁面HA1に形成された凹部内に接着剤等で固定されている。透明板部材GHpは、開口部HL1~HL7の各々をふさぐように個別に設けても良いし、開口部HL1~HL7の全体をY方向にまとめてふさぐようにY方向に延設された1枚としても良い。
 また、本実施の形態のヘッドユニットDCH2には、先の図13、14で示したように、リップ片部材HBの-X方向側の外壁面HB5に固定された調整用支持部材BUPが設けられる。そしてリップ片部材HBの下側(-Z方向)でX方向の厚みが小さくなった先端の作用部分HBpと調整用支持部材BUPの下側部分(-Z方向)との間には、作用部分HBpをX方向に微動させる為の駆動ユニットACDの複数がY方向に並べて設けられる。本実施の形態の駆動ユニットACDは、図16~18に示すように、Y方向の6ヶ所に一定間隔で設けられ、パイプPk1~Pk6を介して供給される空圧(加圧、又は減圧)によってX方向の寸法が伸縮することで推力を発生する小型の空圧ポンプで構成される。本実施の形態では、図18のように、6ヶ所の駆動ユニットACDの各々のY方向の位置が、リップ片部材HAの下側部の7ヶ所の開口部HL1~HL7の各々のY方向の位置の中間付近に設定される。なお、先の図4に示した塗工部5のポンプ33から供給される塗布液Lqは、図16、17のように、供給チューブSTとポート部ST’を介して、XZ面内での断面形状が円形のマニホールドMHに供給され、スロット部SLTを通ってヘッドユニットDCH2の先端の開口部SSに供給される。
 以上、本実施の形態によれば、リップ片部材HAは加工が容易な金属材料で作られ、光学的なセンサーユニットSUからの計測用の光ビームBMa、BMbや反射ビームBMa’BMb’を通す部分だけに開口部HLnが形成される構造となるので、剛性が高いヘッドユニットDCH2にすることができる。さらに、スロット部SLT側の開口部HLnを塞ぐ透明板部材GHpは、第1の実施の形態のリップ片部材HAの下方部の厚さに比べて薄くできるため、センサーユニットSUからの計測用の光ビームBMa、BMbや反射ビームBMa’、BMb’の収斂度や発散度に対応する開口数(NA)を大きくしてスポット光(ビームウェスト)を小さくした場合でも、透明板部材GHpの介在により生じるスポット光のフォーカス方向の集光位置の変化を小さくできる。
 本実施の形態では、スロット部SLT内で塗布液Lqと接触するリップ片部材HAの内壁面HA1の表面と透明板部材GHpの表面とが同一面となるように設定される。しかしながら、透明板部材GHp(厚みが一定)を開口部SSのY方向の長さに亘って延設した1枚の部材とした場合は、必ずしも同一面にする必要はなく、±数μm程度、或いはスロット部SLTの設定される幅ΔSgに対して±数十%程度までの段差が生じても良い。また、リップ片部材HAの内壁面HA1と透明板部材GHpとは材質が異なる為、塗布液Lqによっては摩擦係数(親撥液特性)が異なる場合があるので、内壁面HA1の表面と透明板部材GHpの表面との両方に、耐酸性、耐アルカリ性、耐腐食性の透明薄膜(親液性、又は撥液性)を蒸着形成しても良い。なお、透明板部材GHpを樹脂材とする場合は、吸水性が低く光透過性が良好な材質(アクリル、シクロオレフィンポリマー等)とするのが良い。
〔第3の実施の形態〕
 図19~21は、第3の実施の形態による第3のヘッドユニットDCH3の構造を示す図であり、先の図5、図6、図13、図14に示したヘッドユニットDCH、或いは図15~18に示したヘッドユニットDCH2と類似した機能の部材や部分には同じ符号を付してある。また図19~21の直交座標系XYZは、図5、図6、或いは図15~18に示した直交座標系XYZと同じに設定されている。図19はヘッドユニットDCH3をY方向(スロット部SLTが延びる方向)から見た側面図であり、図20はヘッドユニットDCH3のY方向の一部分をXZ面と平行な面で破断した断面図であり、図21はヘッドユニットDCH3の-Y方向側の端部付近をリップ片部材HB側の下方から見た斜視図である。
 本実施の形態によるヘッドユニットDCH3は、図19、図20に示したように、複数の締結ネジFSが貫通する複数の孔HA5が形成された金属製(例えばステンレス)の板状のリップ片部材HAと、リップ片部材HAの平坦な壁面HA1と対向する平坦な壁面HB1を備えた金属製(例えばステンレス)のリップ片部材HBと、壁面HA1と壁面HB1の間にスロット部SLTを形成する為の極薄の金属製のシート部材(シム部材)SMpとで構成される。シート部材SMpは、図15~18で示したヘッドユニットDCH2のものとほぼ同じ形状に作られ、シート部材SMpの厚みによってスロット部SLTの幅ΔSgが規定される。リップ片部材HAの下方(-Z方向)には、複数の光学的なセンサーユニットSUの各々からの計測用の光ビームBMa、BMbや反射ビームBMa’、BMb’を通すように、Y方向に帯状に延設された開口部HL0が形成され、リップ片部材HAの内壁面HA1側には、開口部HL0を塞ぐように埋設される透明板部材(石英、ガラス、アクリル等)GHpが設けられる。透明板部材GHpのリップ片部材HB側の表面と、リップ片部材HAの内壁面HA1の表面とは同一面となるように設定される。
 塗布液Lqは、供給チューブSTとポート部(開口)ST’を介して、リップ片部材HAとリップ片部材HBとが接合されたときに内部に形成されるマニホールドMH内に供給され、スロット部SLTを通って先端のスリット状の開口部SS(先端部HA4、HB4)から吐出する。なお、第2の実施の形態と同様に、透明板部材GHpの表面と内壁面HA1の表面との両方に、耐酸性、又は耐アルカリ性、又は耐腐食性の透明薄膜(親液性、又は撥液性)を蒸着形成しても良い。
 本実施の形態のリップ片部材HBは、XZ面内で見ると、図19、20に示すように、Z方向に推力(伸縮力)を発生する駆動ユニットACD(複数)の上下を支持する為の-X方向に延設された支持部HB6、HB6’と、リップ片部材HBの支持部HB6’の下方の作用部分HBp(先端部HB4を含む)をXZ面内で微少傾斜させるように、支持部HB6’の根本部分に形成されたヒンジ部Hgsとを有する。リップ片部材HBの上方の支持部HB6は、ヘッドユニットDCH3のY方向の長さに渡ってY方向に連続して延設され、リップ片部材HBのZ方向の中間付近の支持部HB6’は、図21に示すように、複数の駆動ユニットACDの数に対応してY方向に分離されている。作用部分HBpは、分離された支持部HB6’の各々に対応して、Z方向に延びたすり割り部HB7(図20、21参照)を挟んでY方向に分離されている。但し、すり割り部HB7はリップ片部材HBの内壁面HB1まで達しないように形成され、すり割り部HB7でのリップ片部材HBのX方向の厚みは作用部分HBpのX方向の厚みよりも小さく設定される。なお、図20は、すり割り部HB7の位置でリップ片部材HBを破断した状態を示す。また、すり割り部HB7やヒンジ部Hgsはワイヤー放電加工機、レーザ加工機等で容易に形成することができる。
 以上の構成により、駆動ユニットACDが伸張方向に推力を発生すると、支持部HB6’の作用点PPoがZ方向に微動される。それによって、XZ面内でL字状に一体化している支持部HB6’と作用部分HBpとが、ヒンジ部Hgsを中心にXZ面内で反時計方向に弾性変形により微小回転(傾斜)する。これによって、リップ片部材HBの内壁面HB1の先端部HB4のうち、作用部分HBpに対応した部分がX方向に微小変位し、その部分におけるスロット部SLTの開口部SSの幅ΔSgが狭められる。支持部HB6’の作用点PPoでのZ方向の変位量は、図19に示すように、ヒンジ部Hgsから作用点PPoまでの長さDxとヒンジ部Hgsから先端部HB4までの長さDz(Dz≦Dx)との比Dz/Dxで決まる比率で、先端部HB4のX方向の変位量に変換される。本実施の形態によるヘッドユニットDCH3も、先の第1の実施の形態の図2~4に示したヘッドユニットDCHに置き換えることができ、Y方向に延設された開口部HL0に沿って複数の光学的なセンサーユニットSUを配置することによって、透明板部材GHpを通してスロット部SLT(開口部SS)の幅ΔSgのY方向の複数位置での誤差を計測することができる。また、第1の実施の形態の図4に示した駆動制御部31によって、図19に示した駆動ユニットACD(複数)を駆動することにより、スロット部SLT(開口部SS)の幅ΔSgを部分的に調整することができる。
 本実施の形態では、図20に示したように、リップ片部材HAの下方にY方向に延設された開口部HL0が形成されるので、リップ片部材HBの下方部分(先端部HA4)の剛性が低下する可能性もある。その為、本実施の形態の透明板部材GHpは、第2の実施の形態の透明板部材GHp(図17)に比べてX方向の厚みが大きく設定され、リップ片部材HAの内壁面HA1に形成された開口部HL0のYZ面内の寸法よりも少し大きな寸法で形成された窪み部内に埋設されて硬化型の接着剤等で固定される。本実施の形態によるヘッドユニットDCH3によれば、スロット部SLTの幅ΔSgを計測する為の構成(開口部HL0、透明板部材GHp)と、スロット部SLTの幅ΔSgを調整する為の微動機構(支持部HB6’、作用部分HBp、ヒンジ部Hgs)とを、少ない部品点数で剛性高く構成することができる。また、L字状に一体化された支持部HB6’と作用部分HBpとのヒンジ部Hgsからの長さの比率Dz/Dx(図19)を小さくすることで、駆動ユニットACDとして小さな推力のもの、すなわち小型の駆動ユニットACDを使用することができる。
〔第4の実施の形態〕
 図22は、第4の実施の形態によるヘッドユニットDCH4の構成をY方向から見た部分断面図である。図22の直交座標系XYZは、図5、図6、図15~18、図19~21の各々に示した直交座標系XYZと同じに設定されている。また、先の各実施の形態で説明したヘッドユニットDCH、DCH2、DCH3と類似した機能の部材や部分には同じ符号を付してある。本実施の形態では、リップ片部材HA、HBの各々はステンレス等の金属で作られ、リップ片部材HA、HBの各々の内壁面HA1、HB1で規定されるスロット部SLTのX方向の幅(ギャップ)ΔSgを計測する7つのセンサーユニットSU(開口幅計測機構)として、渦電流センサーSK1~SK7(総称する場合はSKnとする)を用いる。
 渦電流センサーSK1~SK7は、図15の構成と同様に、Y方向に沿って所定の間隔でリップ片部材HAに形成された円形の開口部HL1~HL7(総称する場合はHLnとする)の各々に、リップ片部材HBの内壁面HB1と対向するように埋め込まれる。渦電流センサーSKnは、交流信号(高周波)の印加によって交流磁束を発生するセンサコイルを含み、センサコイルと対向した金属片(リップ片部材HBの内壁面HB1)に交流磁束が印加されると、金属片の表面に交流磁束の強度に応じた渦電流が発生し、金属片とセンサコイルの間隔変化に応じてセンサコイルの電気的なインピーダンスが変化することを利用したギャップセンサーである。本実施の形態では、そのインピーダンスの変化による電圧変化を計測して、スロット部SLTの幅ΔSgを計測する。
 渦電流センサーSKnは磁束(磁場)を利用するので、センサコイルの周囲に、ターゲットとしての金属片(リップ片部材HBの内壁面HB1)以外の金属体が存在すると、計測誤差(オフセット)を発生することがある。その為、本実施の形態では、図22に示すように、渦電流センサーSKnの各々を筒状の非磁性体(非金属、不導体)による絶縁管BF1~BF7(総称する場合はBFnとする)に貫入し、その絶縁管BFnの各々を開口部HL1~HL7に埋め込む構成とする。絶縁管BFnは、剛性が高いガラス、セラミックス、テフロン(登録商標)、ポリカーボネート等の材料で構成され、その肉厚はリップ片部材HAに印加されるセンサコイルからの磁束が低減されるように設定される。また、渦電流センサーSKnの各々は、互いの磁束による相互干渉を受けないようにY方向の間隔が設定される。渦電流センサーSKnは液体中でも使用可能であるので、渦電流センサーSKnの先端部(先端面)をリップ片部材HAの内壁面HA1と同一面とするように配置することも可能である。
 しかしながら、塗布液Lqに溶剤が含まれている場合、その溶剤によって渦電流センサーSKnの先端部が変質したり腐食したりする可能性があるので、本実施の形態では、先の図17で説明した透明板部材(石英板、ガラス板等)GHpと同様の板部材(石英板、ガラス板等)GHp’が、リップ片部材HAの内壁面HA1側の開口部HLnの各々をふさぐように設けられている。本実施の形態では、板部材GHp’は渦電流センサーSKnの磁束を良好に透過し、渦電流を発生しない透磁性の材料であって、塗布液Lqによって変質したり腐食したりしない材料であれば良く、必ずしも光透過性を有する必要はない。板部材GHp’のリップ片部材HBの内壁面HB1と対向する側の面は、リップ片部材HAの内壁面HA1と同一の面となるように設定されている。なお、本実施の形態によるヘッドユニットDCH4では、リップ片部材HAの先端部HA4(シート基板Pの搬送方向の下流側で塗布液Lqが流れ出す側)のXZ面内の断面形状は、塗布液Lqを均一な厚みで塗工する為に、角ばった頂角部を面取りして滑らかな微小曲面に形成されている。
 図23は、図22に示した渦電流センサーSKnのうち、代表して渦電流センサーSK1によってスロット部SLTの幅ΔSgを計測する計測回路ユニットの一例を示す回路ブロック図である。計測回路ユニットには、一定の周波数(数十KHz~数MHz)の高周波信号を発生する発振回路100、渦電流センサーSK1のセンサコイルに高周波信号を印加すると共に、インピーダンス変化に応じてセンサコイルの両端に印加される高周波信号のレベルが変化する共振回路101、レベル変化する共振回路101からの高周波信号を検波して、高周波信号の振幅に応じた電圧のアナログ信号を出力する検波回路102、検波されたアナログ信号の電圧の変化特性をスロット部SLTの幅ΔSgの変化量と線形に対応付けた計測信号SV1を出力する線形化回路103とを備えている。この計測回路ユニットのうち、共振回路101、検波回路102、線形化回路103は、7つの渦電流センサーSK1~SK7の各々に対して個別に設けられ、発振回路100は共通に設けられる。7つの渦電流センサーSKnの各々に対応した線形化回路103から出力される計測信号SV1~SV7は、先の図4に示した塗工部5の一部として設けられる計測処理部30に送出される。
 本実施の形態では、計測処理部30内に、アナログ信号である計測信号SV1~SV7のいずれか1つを任意のタイミング、又は一定時間ごとのタイミングで選択出力するアナログマルチプレクサ回路104と、選択された計測信号SV1~SV7の1つをデジタル値に変換するアナログ-デジタル変換器(ADC)105とが設けられる。計測処理部30は、ADC105から出力される計測信号SV1~SV7のデジタル値に基づいて、先の図11、図12で説明したように、スロット部SLTのY方向の7ヶ所の各々の実際の幅ΔSg1~ΔSg7の値と変動量δg1~δg7の値とを計測情報30Aとして生成する。計測信号SV1~SV7から生成された計測情報30Aに基づいて、図4に示した制御システムによって、スロット部SLTの幅ΔSg1~ΔSg7の各々が目標とする幅の許容範囲内に入るように、図13、図14、図17、又は図19に示した駆動ユニットACD(マイクロメータヘッドMMH)が駆動(調整)される。また、図12のように、表示画面DSP上に計測された幅ΔSg1~ΔSg7の値と変動量δg1~δg7の値とを表示しても良い。
 以上、本実施の形態によるヘッドユニットDCH4では、センサーユニットSUとして小型の渦電流センサーSKnを用いる為、リップ片部材HAに形成する開口部HLnの寸法(直径)を小さくでき、リップ片部材HAの剛性低下を抑えることができる。また、渦電流センサーSKnは、図23の共振回路101からの高周波信号用のシールド線を接続するだけで良い為、ヘッドユニットDCH4の周囲空間にセンサーユニットSUの一部分となる付加的な構造物が不要となり、コンパクトなヘッドユニットが得られる。なお、スロット部SLTを通る塗布液Lqに金属製(導電性)のナノ粒子が含有されている場合は、金属製のナノ粒子を含有しない塗布液Lqの場合に計測されるスロット部SLTの幅ΔSgの実際の計測値に対して誤差(オフセット)を持って計測されることもある。その為、実際の幅ΔSgと計測信号SVnの値との対応関係を予めキャリブレーションしておくのが良い。
〔第5の実施の形態〕
 図24は、第5の実施の形態によるヘッドユニットDCH5の構成をY方向から見た部分断面図である。図24の直交座標系XYZは、図5、図6、図15~18、図19~21、図22の各々で規定した直交座標系XYZと同じに設定されている。また、先の各実施の形態で説明したヘッドユニットDCH、DCH2~DCH4と類似した機能の部材や部分には同じ符号を付してある。本実施の形態では、リップ片部材HA、HBの各々はステンレス等の金属で作られ、リップ片部材HA、HBの各々の内壁面HA1、HB1で規定されるスロット部SLTのX方向の幅(ギャップ)ΔSgを計測するセンサーユニットSU(開口幅計測機構)として、静電容量センサーが用いられる。静電容量センサーは、リップ片部材HAの内壁面HA1側に埋め込まれた絶縁体ISPのスロット部SLT(塗布液Lq)に対抗する面側に形成された導電層CDPを一方の電極とし、リップ片部材HBの内壁面HB1を他方の電極として構成され、導電層CDPと内壁面HB1と間に満たされる塗布液LqのX方向の厚み(幅ΔSg)により変化する静電容量を計測する。従って、本実施の形態では、塗布液Lqとして、例えば、金、銅、アルミ、カーボンナノチューブ(金属性)等の金属ナノ粒子等を高い濃度で含んで導電性が高い液体の場合、スロット部SLTのギャップΔSg内の液体の静電容量が相当に小さくなるため、計測精度が得られなかったり、計測自体が困難になったりすることがある。
 図24において、絶縁体ISPは剛性が高いガラス材やセラミック材等で構成され、導電層CDPは塗布液Lqによる影響を受け難い金等の貴金属やステンレス等で構成される。導電層CDPは、リップ片部材HAの内部をX方向に貫通する孔HA8内に通された配線によって、リップ片部材HAの+X方向の外壁面に固定された絶縁ブッシュ部材を介して金属端子TMHに接続される。この金属端子TMHの近くには、金属端子TMLがリップ片部材HAの+X方向の外壁面に直接植設される。本実施の形態では、リップ片部材HA、HBが共に金属であり、金属製のシート部材(シム部材)SMpを挟んで締結ネジFS(図5参照)によってX方向に締結されている為、リップ片部材HA、HBは電気的に抵抗が無い導通状態になっている。
 従って、金属端子TMHと金属端子TMLとの間には、導電層CDPとリップ片部材HBの内壁面HB1との間に満たされる塗布液Lqの厚みに対応した静電容量(所謂、電解コンデンサ)が生じる。本実施の形態でも、絶縁体ISPのリップ片部材HBの内壁面HB1と対向する面は、リップ片部材HAの内壁面HA1と同一面となるように形成され、導電層CDPもなるべく薄くなるように、例えば、1μm~十数μm程度の厚みで形成される。導電層CDPを薄くできないときは、絶縁体ISPの塗布液Lqと接する側の面を導電層CDPの厚み分だけへこませた窪みを形成し、その窪みに導電層CDPを埋め込んでも良い。また、絶縁体ISPと導電層CDPと金属端子TMHは、リップ片部材HAのY方向に分割された複数の領域の各々に設けられる。なお、図24の構成では、導電層CDPのYZ面内での面積を可能な範囲で大きくしておくのが好ましい。具体的には、導電層CDPのZ方向の最大寸法は、リップ片部材HAの内壁面HA1に沿ったマニホールドMHの直下部から先端部HA4までの間に設定することができる。また、導電層CDPをY方向の複数の領域の各々に設ける場合、個々の導電層CDPのY方向の最大寸法は、リップ片部材HAの内壁面HA1のY方向の寸法を、分割すべき領域の数で除した寸法よりも僅かに短い寸法に設定することができる。
 図24に示すように、金属端子TMHには、発振器OSCから出力される周波数が数KHz~数MHz程度の範囲の所定周波数の正弦波状の高周波信号(発振信号)が印加される。金属端子TMLは、差動増幅器(オペアンプ)OPAの反転入力に接続される。オペアンプOPAの非反転入力は接地電位(ゼロ電位)に接続され、反転入力と出力の間には抵抗値Rfの帰還抵抗器RRが接続されている。図24のオペアンプOPAで構成される計測回路接続は、自動平衡ブリッジ回路と呼ばれ、金属端子TMHに接続される計測器VM1で測られる高周波信号の振幅強度E1と、オペアンプOPAの出力に接続される計測器VM2で測られる高周波信号の振幅強度E2との比率を求めることで、塗布液Lqの厚み変化(静電容量の変化)を計測することができる。金属端子TMH、TML間に現れる静電容量によるインピーダンス値Zxは、Zx=Rf・(E1/E2)で求められる。なお、図24に示した計測器VM1、VM2は、実際は整流回路(検波回路)とアナログ・デジタル変換器等によって振幅強度E1、E2の各々に対応したデジタル値を生成する電子回路等で構成される。
 2つの平行な電極間に誘電率εの媒体(塗布液Lq)が充填されているとき、電極間の幅(ギャップ)をΔSg、電極の面積(即ち導電層CDPのYZ面内での面積)をASとしたとき、静電容量Cxは一般的に、Cx=ε・AS/ΔSgで求められる。従って、発振器OSCから出力される高周波信号の周波数fの角周波数をω(ω=2πf)とすると、Zx=1/(ω・Cx)の関係から計測されたインピーダンス値Zxに基づいて、静電容量Cxが分かり、さらに塗布液Lqの誘電率εと電極(導電層CDP)の面積ASとが既知であれば、幅ΔSgを求めることができる。その為、本実施の形態では、予め塗布液Lqの誘電率εを正確に計測しておく必要がある。塗布液Lqの誘電率εは、塗布液Lqの温度によっても変化し得るので、スロット部SLTを通るときの塗布液Lqの温度の下で誘電率εを予め計測しておくのが良い。
 また、図24では、静電容量センサーの電極としての導電層CDPと絶縁体ISPをリップ片部材HA側にのみ設けたが、同様の構成(導電層CDP、絶縁体ISP、金属端子TMH)をリップ片部材HB側に対向配置しても良い。さらに、リップ片部材HAとリップ片部材HBの両方を絶縁性の材料(石英、ガラス、セラミックス等)で構成する場合は、絶縁体ISPが不要になるが、リップ片部材HAの内壁面HA1とリップ片部材HBの内壁面HB1との各々に導電層CDPと同等の電極面をY方向の分割された領域の各々、或いはY方向の離散的な位置の各々に形成する必要がある。
 以上、本実施の形態では、センサーユニットSUとして静電容量センサーを用いるので、塗布液Lqの誘電率εが既知の場合は、幅ΔSgn(nは、例えば1~7)の設定値が数μm~数十μmの微小なギャップであったとしても、比較的に高い分解能で実際の幅ΔSgnの各々の値や各変動量δgnを計測することができる。また、スロット部SLTに充填されながら-Z方向に流れる塗布液Lq中に比較的に大きな気泡(径が数ミリ程度)が混じったり、スロット部SLT内で部分的に塗布液Lqが瞬間的に途切れたりした場合、静電容量センサーの導電層CDPとリップ片部材HBの内壁面HB1との間の静電容量が瞬間的に変化する。
 そこで、図24の自動平衡ブリッジ回路で計測されるインピーダンス値Zxを短いインターバル時間(例えば、1ミリ秒)で更新計測する計測タイミング制御回路(又は、プロッセサによるソフトウェア計測機能)を設け、インピーダンス値Zxに急峻な変動が生じたか否かを逐次モニターする。そのような急峻な変動が生じたときは、シート基板P上に塗布される塗布液Lqの膜厚に大きなムラが生じた可能性があり、図4中の発報装置36を作動させたり、シート基板P上のムラが生じた可能性のある部分(領域)をマークしたりすることができる。更新計測のインターバル時間をTicとしたとき、時間Ticは、スロット部SLT内を-Z方向に流れる塗布液Lqの流速Vq(mm/s)と、導電層CDPのZ方向の寸法Lzc(mm)とにより、Tic≦Lzc/Vqの関係に設定されるが、さらには、2・Tic<Lzc/Vqの関係に設定するのが好ましい。
〔静電容量センサーの変形例〕
 図25は、センサーユニットSUとして図24の静電容量センサーを用いる場合の変形例による概略構成を示す図であり、直交座標系XYZは、図24で規定した直交座標系XYZと同じに設定されている。また、図24で説明したヘッドユニットDCH5や回路構成と類似した機能の部材や部分には同じ符号を付してある。本変形例では、リップ片部材HAの内壁面HA1のY方向に沿って分割された複数の領域の各々に、導電層CDPa、CDPb、CDPc、CDPd、・・・が設けられる。導電層CDPa、CDPb、CDPc、CDPd、・・・の各々は、内壁面HA1のY方向の寸法に亘って延びるように内壁面HA1に埋設された絶縁体ISPの表面に、向かい側のリップ片部材HBの内壁面HB1と対向するように形成される。本変形例の場合、導電層CDPa、CDPb、CDPc、CDPd、・・・の各々のY方向の寸法は、Y方向に隣り合った導電層同士が接触することなく、一定の隙間を空けるように配置される。
 本変形例では、図24に示した自動平衡ブリッジ回路と、複数の導電層CDPa、CDPb、CDPc、CDPd、・・・の各々の間に第1のスイッチ回路SW1を設け、複数の導電層CDPa、CDPb、CDPc、CDPd、・・・のいずれか1つが金属端子TMHを介して順番に自動平衡ブリッジ回路と短時間だけ接続されるように切り替える構成とした。図24では、第1のスイッチ回路SW1を機械的なロータリースイッチで表したが、実際は高周波帯域(数MHz)までの発振器OSCからの高周波信号を電子的に切り替えられるアナログマルチプレクサ回路で構成される。さらに本変形例では、発振器OSCの高周波信号の振幅強度E1とオペアンプOPAの出力信号の振幅強度E2とを、1つの計測器VM3で計測するように、第2のスイッチ回路SW2を設けた。第2のスイッチ回路SW2は、発振器OSCの高周波信号とオペアンプOPAの出力信号とのいずれか一方を計測器VW3に接続するように切り替えるもので、先の第1のスイッチ回路SW1と同様のアナログマルチプレクサ回路で構成される。
 図25の構成において、第1のスイッチ回路SW1が、例えば、導電層(電極)CDPaの金属端子TMHに発振器OSCからの発振信号を印加するように選択されている状態で、第2のスイッチ回路SW2は、発振器OSCの発振信号を計測器VW3に接続して発振信号の振幅強度E1を計測した後、オペアンプOPAの出力信号を計測器VW3に接続して出力信号の振幅強度E2を計測するように切り替えられる。この切り替え動作は1回でも良いが、高速に複数回行って、計測された複数回の振幅強度E1の平均値と、計測された複数回の振幅強度E2の平均値とを用いて、スロット部SLTの導電層CDPaが設けられた領域での幅ΔSga(又は規定の幅からの変化量)を求めても良い。第1のスイッチ回路SW1が、他の導電層CDPb、CDPc、CDPd、・・・の各々に発振器OSCからの発振信号を印加するように切り替えられた場合も、同様にして、第2のスイッチ回路SW2の切り替えによって、スロット部SLTの導電層CDPb、CDPc、CDPd、・・・の各々が設けられた領域での幅ΔSgb,ΔSgc,ΔSgd,・・・、(又は規定の幅からの変化量)を求めることができる。
 本変形例では、Y方向に分割された領域の各々でのスロット部SLTの幅ΔSga,ΔSgb,ΔSgc,ΔSgd・・・を求めるために、計測回路として、1つの自動平衡ブリッジ回路を用いて、順次に導電層CDPa、CDPb、CDPc、CDPd、・・・を切り替えるようにした。その為、各導電層CDPa、CDPb、CDPc、CDPd、・・・ごとに計測回路(自動平衡ブリッジ回路)を設けた場合に生じ得る計測回路間の誤差が無くなり、計測されたスロット部SLTの幅ΔSga,ΔSgb,ΔSgc,ΔSgd、・・・の各々の変動状態を正確に比較することが可能となる。
〔第6の実施の形態〕
 次に、図26を参照して、スロット部SLTを光学的に観察する為のモニター系が設けられたヘッドユニットDCH6の構成を第6の実施の形態として説明する。図26の直交座標系XYZは、図5、図6、図15~18、図19~22、図24の各々で規定した直交座標系XYZと同じに設定されている。また、先の各実施の形態で説明したヘッドユニットDCH、DCH2~DCH5と類似した機能の部材や部分には同じ符号を付してある。図26は、ヘッドユニットDCH6をY方向から見た断面図であり、本実施の形態では、先の図5の構成と同様に、リップ片部材HAがX方向に所定の厚みを有する平行平板状の光透過性材料(例えば、石英)で構成される。一方、リップ片部材HBは、金属材料(例えば、ステンレス)で構成され、スロット部SLTの幅ΔSgを規定する金属製の極薄のシート部材(シム部材)SMpを挟んで、リップ片部材HAと結合される。
 リップ片部材HBは、先の図19~21の構成と同様に、スロット部SLTの先端部HB4のX方向の位置を、Y方向に分割した複数の領域の各々で微調整する為に、Z方向に推力を発生する駆動ユニットACDと、リップ片部材HBの内壁面HB1の先端部HB4に近い部分に形成されたヒンジ部Hgsと、ヒンジ部Hgsから先端部HB4までの作用部分HBpと、駆動ユニットACDのZ方向の推力を、ヒンジ部Hgsを中心とした作用部分HBpの微小回転力に変換する支持部HB6’とを備える。また、リップ片部材HBの内壁面HB1に窪みとして形成されるマニホールドMH内には、供給チューブSTとポート部ST’とを介して塗布液Lqが供給される。なお、ポート部ST’の流路の一部と接続されて外気に連通するアウトレット部STpには、マニホールドMH内に供給される塗布液Lqの圧力をモニターする圧力センサー34Bが接続される。その圧力センサー34Bは、先の図4に示した圧力計34の代わり、又は付加的に設けられ、マニホールドMH内に供給される塗布液Lqの圧力の僅かな揺らぎ、即ち、図4に示したポンプ33によって不可避的に発生し得る脈動が計測できるような感度を有するのが望ましい。
 本実施の形態では、リップ片部材HAの全体が平行平板状の光透過性材料で構成されているので、リップ片部材HAの外壁面HA2側からは、スロット部SLT内を流れる塗布液Lqの状態(泡や微小異物の混入、塗布液LqのX方向の厚みムラ等)を、光学的に観察(監視)することが可能である。そこで本実施の形態では、スロット部SLT内の塗布液Lqを観察する為の照明部60と撮像部62とを、リップ片部材HAの外壁面HA2と対向するように配置する。撮像部62は、スロット部SLTを規定する内壁面HA1、HB1と垂直な光軸AXsに沿って配置される撮像レンズ系62Aと、CCDやCMOSによるカラー撮像素子62Bとを有する。撮像部62は、スロット部SLTのY方向(長手方向)に所定間隔で複数設けられ、スロット部SLTのY方向の全体寸法に亘って、各撮像部62のカラー撮像素子62Bの撮像範囲がY方向に継がれるように配置される。カラー撮像素子62Bは、2Kサイズ、又は4Kサイズのフルハイビジョンモード対応の撮像素子が良い。また、撮像部62は、携帯電話、スマートフォン、タブレット等に搭載されているモジュール化された小型撮像ユニット(撮像レンズと撮像素子を含む)にしても良い。
 照明部60内には、Y方向に一定間隔で一列に並べられた複数のLED光源60Aと、複数のLED光源60Aの各々からの照明光(波長400nmよりも長い波長帯域)を共に入射するように、スロット部SLTのY方向の寸法と同程度の長さを有し、その長手方向にはパワー(屈折力)を有さず、短手方向には一定のパワー(屈折力)を有する細長いシリンドリカルレンズ60Bとが、光軸AXiに沿って配置される。照明部60の光軸AXiは内壁面HA1、HB1に対して傾けて配置され、複数のLED光源60Aからの照明光は、撮像部62の(フォーカスが合されたスロット部SLT)を斜め上方から傾斜照明(暗視野照明とも言う)する。なお、照明部60からの照明光がリップ片部材HAの外壁面HA2に入射する際、外壁面HA2で弱い強度で正反射光が発生すると、その正反射光が撮像部62の撮像レンズ系62Aに直接入射して、撮像した映像にフレアーが生じることもある。その為、図26のように、照明部60と撮像部62との間の空間に、撮像部62の撮像範囲を遮蔽せずに、外壁面HA2からの正反射光を遮蔽する遮光板60Cが設けられる。遮光板60Cは、シリンドリカルレンズ60BのY方向の寸法と同程度の寸法を有して、Y方向に延設されている。
 照明部60の複数のLED光源60Aの各々は、照明光として白色のみを発光するもの、白色、赤色→黄色→緑色→青色と連続的又は段階的に発光色が変えられるもの、或いは赤外波長域(700nm以上)の光を発光するものであっても良い。そのように照明光の波長帯域を変えられるようにおくと、スロット部SLT内の塗布液Lqの種類に応じて変化し得る光学的な特性(波長吸収特性)に応じて発光色を調整することができ、撮像された画像の明暗状態やコントラストを良好にすることができる。塗布液Lqがフォトレジストの場合、照明光の波長帯域はフォトレジストの感光波長帯域を外した範囲に設定される。複数のLED光源60Aの各々の発光色の調整や全体的な照明強度の調整は点灯制御回路61によって行われる。点灯制御回路61は、複数のLED光源60Aの各々を連続点灯させるだけでなく、一定の周期で一定時間だけ点灯するパルス点灯させるモードを備えている。パルス点灯モードでは、撮像部62のカラー撮像素子62Bの撮像フレームレート(28fps,30fps,60fps等)に対応した周期で、LED光源60Aの各々をパルス発光させる。
 撮像部62の複数のカラー撮像素子62Bの各々からの映像信号は画像処理装置63に送られ、画像処理装置63はスロット部SLT内の塗布液Lqの状態を画像解析する。画像処理装置63は、撮像される映像信号を一定の時間ごとにサンプリングして静止画を一時的に記憶する画像メモリ部、記憶した静止画中に現れる可能性のある泡や微小異物等の不純物の像を特定する不純物分析部、スロット部SLT内の塗布液Lqの静止画中のY方向に関する濃淡ムラや色ムラを分析して、塗布液Lqの層厚(正常であれば幅ΔSgと等しい)がY方向に関して減少した部分が生じたか否かを特定する層厚分析部等を備えている。また、画像処理装置63には、撮像されたスロット部SLT内の塗布液Lqの映像をリアルタイムに表示する表示モニターも接続されている。なお、映像信号をサンプリングする時間間隔(インターバル時間)Tisは、撮像部62による撮像範囲(スロット部SLT)のZ方向の寸法をIFz(mm)、スロット部SLT内を-Z方向に流れる塗布液Lqの流速をVq(mm/s)としたとき、Tis≦IFz/Vqに設定され、画像処理装置63はインターバル時間Tis毎にサンプリングする静止画を高速に画像処理する。
 以上、本実施の形態では、ヘッドユニットDCH6のスロット部SLT内を通る塗布液Lqの状態(気泡や異物等の不純物の混入、層厚のムラ)をリアルタイムに監視(異常検知)することができ、シート基板P上に塗工された塗布液Lqの塗布ムラ発生の可能性を早期に知ることができる。画像処理装置63の不純物分析部や層厚分析部によって異常が検知された場合は、その時点でのシート基板P上のX方向の位置(部分)に塗布ムラが生じている可能性があるので、画像処理装置63の分析結果に応答して、シート基板PのY方向の端部付近、又はシート基板Pの裏面に、塗布ムラ発生を表すマークやパターン等のスタンプを打込んだり印刷したりする刻印部を更に設けておくと良い。
〔第7の実施の形態〕
 以上の各実施の形態において、センサーユニットSUとして、光学式、磁気式、静電式の各センサー構成を説明したが、光学式のセンサーユニットSUとしては、図7~図9に示したような共焦点型光学式センサーの他に、三角測量式変位センサー、分光干渉計センサー等が利用できる。さらに、光学式のセンサーユニットSUとして、被計測面(リップ片部材HAの内壁面HA1、又はリップ片部材HBの内壁面HB1)に面精度の高い反射面(例えば、図6、図8中の反射膜RFa、RFb)が形成できる場合は、マイケルソン型、フィゾー型、マッハ・ツェンダー型等のレーザ干渉計システムを利用することもできる。
 高い計測分解能が得られると共に、小型のヘッド部を有するファイバー伝送式の分光干渉計センサーを用いることができる。図27は、第7の実施の形態によるヘッドユニットDCH7の構成をY方向から見た部分断面と、スロット部SLTの幅(又は幅の変化)を分光干渉計センサーで計測する場合の構成を示す図である。図27の直交座標系XYZは、図5、図6、図15~18、図19~22、図24、図26の各々で規定した直交座標系XYZと同じに設定されている。また、先の各実施の形態で説明したヘッドユニットDCH、DCH2~DCH6と類似した機能の部材や部分には同じ符号を付してある。また、分光干渉計センサーとしては、株式会社キーエンスより販売されている「マイクロヘッド型分光干渉レーザ変位計SI-Fシリーズ」等を利用することができる。
 本実施の形態では、ヘッドユニットDCH7を構成するリップ片部材HA、HBが、金属製とガラス(石英)製のいずれであっても良い。図27に示すように、リップ片部材HAのZ方向の下方部分(開口部SSに近い位置が望ましい)には、分光干渉計センサーのヘッド部70Aが配置される孔HA8(YZ面内で円形)が形成され、リップ片部材HBのZ方向の下方部分には、分光干渉計センサーのヘッド部70Bが配置される孔HB8(YZ面内で円形)が形成されている。孔HA8、HB8はスロット部SLTを挟んで互いに対向するように配置されるが、スロット部SLTを形成する内壁面HA1、HB1まで貫通しないような深さで形成されている。孔HA8の内壁面HA1側の底部(-X方向)には、YZ面と平行な反射面を有する反射板71Aが設けられ、孔HB8の内壁面HB1側の底部(+X方向)には、YZ面と平行な反射面を有する反射板71Bが設けられる。2枚の反射板71A、71Bの各々の反射面は、スロット部SLTを挟んでX方向に一定の間隔となるように配置されるが、スロット部SLTの幅ΔSgの変化に応じて、2枚の反射板71A、71BのX方向の間隔も変化する。
 分光干渉計センサーのヘッド部70A、70Bの各々は、ヘッドユニットDCH7のリップ片部材HA、HBとは別に装置内に固定されている固定部材72A、72Bに取り付けられている。固定部材72A、72Bは、低熱膨張係数の金属材(例えば、インバー)やセラミックス等で構成され、スロット部SLTの幅ΔSgの変化、即ち、リップ片部材HA、HBの図11に示したような変形に影響されることなく、直交座標系XYZ内で安定した状態で保持されている。その為、分光干渉計センサーのヘッド部70Aは、固定部材72Aを基準とした反射板71Aの反射面のX方向の位置変化を計測し、分光干渉計センサーのヘッド部70Bは、固定部材72Bを基準とした反射板71Bの反射面のX方向の位置変化を計測する。従って、スロット部SLTの幅ΔSgが初期の状態のときに、分光干渉計センサーのヘッド部70A、70Bの各々によって反射板71A、71Bの各反射面のX方向の位置を初期位置として予め計測しておき、その初期位置からの変化を逐次計測することで、幅ΔSgの変動を求めることができる。なお、固定部材72A、72Bは、図3中に示したガイド部材21A、21Bと同様に、塗布装置のボディフレームに固定される。
 なお、図27に示した孔HA8、HB8、反射板71A、71B、ヘッド部70A、70Bのセットは、リップ片部材HA、HBのY方向の適当な間隔毎に設けられる。また、リップ片部材HA、HBの各々に孔HA8、HB8が形成し難い場合は、反射板71Aをリップ片部材HAの外壁面HA2の一部に固定し、反射板71Bをリップ片部材HBの外壁面HB2の一部に固定して、その反射板71A、71BのX方向の位置をそれぞれ分光干渉計センサーのヘッド部70A、70Bで計測しても良い。
〔その他の変形例1〕
 図28A、図28Bは、ヘッドユニットDCHによる塗工形態が異なる塗布装置の変形例を示し、図28Aは回転ドラム式の塗布装置におけるヘッドユニットDCHの配置の変形例を示す。図28Aの直交座標系XYZは、図5、図6、図15~18、図19~22、図24、図26、図27の各々で規定した直交座標系XYZと同じに設定されている。また、先の各実施の形態で説明したヘッドユニットDCH、DCH2~DCH7と類似した機能の部材や部分には同じ符号を付してある。
 図28Aは、図1に示した塗布装置におけるヘッドユニットDCHを縦置きから横置きに変更した構成の塗布装置の概略構成であり、長尺のシート基板Pは、ローラRhに巻き付けられて折り返された後、回転ドラムDR(基板支持機構)の進入位置Pinで接触し始め、上方の離脱位置Poutで回転ドラムDRの外周面から離れるように搬送される。進入位置Pinは、回転ドラムDRの中心線AXoから見たときに-X方向(時計の9時方向)と-Z方向(時計の6時方向)の間の角度方位に設定される。ヘッドユニットDCHのスロット部SLTの先端の開口部SSは、回転ドラムDRの中心線AXoから見たときに-X方向(時計の9時方向)の塗布位置Pcdでシート基板Pと対向するように配置される。また、ヘッドユニットDCHには、先の各実施の形態や変形例のいずれかと同様に、光学式、静電容量式、電磁気式(渦電流式)のいずれかによる複数のセンサーユニットSUnと、複数の駆動ユニット(アクチュエータ)ACDがY方向に並べて設けられる。
 さらに、図28Aの回転ドラムDRには、シート基板Pを40℃~80℃の範囲の所定温度に温める為に、外周面の全体を加熱する温調ヒータHTFが設けられている。これは、塗布液Lqが接着剤のように常温(室温)では粘性が高く、温めることで粘性を低減させて塗布膜の厚みを一様化する為である。シート基板Pは、回転ドラムDRの進入位置Pinから離脱位置Poutの間の約150°~120°に亘って回転ドラムDRの外周面に密着して、外周面の温度に馴染む。なお、塗布液Lqの温度と回転ドラムDRの外周面の温度とを±5%以下の温度差に設定する為、ヘッドユニットDCHを構成するリップ片部材(スロット片部材)HA、HBの温度と、ヘッドユニットDCHに供給される塗布液Lqの温度とを調整する温調ヒータ部材が設けられている。
 ここで、回転ドラムDRの外周面の半径をφd(mm)、シート基板Pの搬送速度をVcp(mm/秒)、進入位置Pinから塗布位置Pcdまでの回転角度をθk、常温のシート基板Pを所定温度(目標温度)の物体に接触させた瞬間からシート基板Pがその目標温度に馴染むまでの時間(温度遷移時間)をTz(秒)としたとき、
〔2・π・φd・(θk/360)〕/Vcp≧Tz
の関係となるように設定される。この条件を満たすようにすると、シート基板Pが進入位置Pinから塗布位置Pcdに移動するまでに、シート基板Pの温度を目標温度に設定することができる。また、この条件を満たす為に、回転角度θkを調整するように進入位置Pin又は塗布位置Pcdを外周面に沿った周方向に変更しても良い。進入位置Pinの調整はローラRhの配置を変更することで可能である。
 図28Aのように、塗布液Lqの温度が常温に対して数十度以上(例えば、50~80℃程度)に加熱された状態で、ヘッドユニットDCH内のマニホールドMH、スロット部SLTに供給される塗布装置では、リップ片部材HA、HBも塗布液Lqの温度と同じ温度になることから、常温時に、スロット部SLTの幅ΔSgを塗布液Lqの圧力に応じて最適に調整したとしても、実際の塗工処理中には、リップ片部材HA、HBの温度上昇による熱膨張を原因として、Y方向に関するスロット部SLTの幅ΔSgの分布が大きく変動する場合もある。先に説明した各実施の形態によれば、塗布液Lqが加熱されてリップ片部材HA、HBが熱膨張したとしても、スロット部SLTの幅ΔSgの変化を複数のセンサーユニットSUによってほぼ直接的にリアルタイムに計測することが可能なので、図4(並びに、図13、図17、図19、図26)に示した駆動ユニット(アクチュエータ)ACDによって、スロット部SLTの幅ΔSgがY方向に一様(均一)になるように塗工動作中であっても迅速に補正することができる。
〔その他の変形例2〕
 図28Bはシート基板を平坦搬送する塗布装置の概略構成を示し、図28Bの直交座標系XYZは、図5、図6、図15~18、図19~22、図24、図26、図27の各々で規定した直交座標系XYZと同じに設定されている。また、先の各実施の形態で説明したヘッドユニットDCH、DCH2~DCH7と類似した機能の部材や部分には同じ符号を付してある。図28Bにおいて、シート基板Pは、シート基板Pの両面を挟み込むニップローラNRa、NRbによって一定のテンションが付与された状態で、下流側のローラRjに向けて所定速度で平坦状に搬送される。図28Aと同様のヘッドユニットDCHは、ニップローラNRa、NRbとローラRjの間で、スロット部SLTの先端の開口部SSが+Z方向(上向き)になるように配置される。
 本変形例では、シート基板Pの裏面側(-Z側)が被塗工面となっており、シート基板Pの搬送方向に関して下流側に位置するヘッドユニットDCHのリップ片部材(スロット片部材とも呼ぶ)HAの先端部HA4は、上流側に位置するリップ片部材(スロット片部材とも呼ぶ)HBの先端部HB4よりも+Z方向に僅か(数μm~数十μm)に突出するように構成されている。シート基板Pは、リップ片部材HAの先端部HA4に所定の摩擦力で接触するように搬送され、スロット部SLTの先端の開口部SSから吐出される塗布液Lqは、リップ片部材HBの先端部HB4とシート基板Pの裏面との間の隙間を満たされた状態でシート基板Pに塗布される。塗布液Lqが塗工されたシート基板Pは、ローラRjで+Z方向に折り曲げられ、図1に示された乾燥ユニット6Aに搬入される。
 本変形例のように、ヘッドユニットDCHによる塗布位置において、シート基板Pを保持する基板支持機構が設けられていない場合であって、シート基板Pが光透過性(透明)の場合、図28B中でシート基板Pの+Z方向側に計測機構や観察(撮像)機構を設ければ、ヘッドユニットDCHのスリット状の開口部SSから吐出される塗布液Lqの状態を、シート基板Pを介して計測または観察することができる。例えば観察(撮像)機構を用いる場合は、開口部SSから吐出されて、ヘッドユニットDCHの先端部HA4の上面とシート基板Pとの間を通る塗布液Lq、或いは先端部HA4を通過した直後にシート基板Pに付着した塗布液LqのY方向の厚みムラを、色ムラ又は濃度ムラとして観察又は計測可能であり、その計測結果に基づいてスロット部SLTの幅ΔSg(開口部SSの幅)の変化を検知することもできる。なお、図28Bでは、ヘッドユニットDCHをシート基板Pの下方側(-Z方向側)に配置したが、シート基板Pの上方側(+Z方向側)に配置して、開口部SSを規定するリップ片部材HBの先端部HB4がシート基板Pの上面側と接触するように配置しても良い。
〔その他の変形例3〕
 以上の各実施の形態や変形例では、ロール・ツー・ロール方式で可撓性の長尺なシート基板Pに対して塗布液Lqを塗工する塗布装置を例示したが、被塗工体としては、縦寸法と横寸法とが規定された枚葉の基板(ガラス基板、金属板、樹脂基板、用紙)であっても良い。その場合、枚葉の基板は平坦な支持面を有する基板ホルダ(基板支持機構)上の当該支持面に吸着保持され、基板ホルダは駆動機構によって基板の表面に沿って一次元に移動される。その移動の間、先に説明したヘッドユニットDCH(或いはDCH2~DCH7のいずれか)の先端部HA4、HB4の開口部SSを基板の表面から所定のギャップ量ΔZg(図6参照)に設定することにより、枚葉の基板上に塗布液Lqが所定の厚みで塗工される。
 枚葉の基板の場合は、特に基板上の塗工開始位置と塗工終了位置とを正確に設定する必要がある。そこで、基板上の四隅、或いは基板上の塗工領域の端部付近に、開始位置を表すアライメントマークと終了位置を表すアライメントマークを予め形成しておき、そのアライメントマークを検出するアライメントセンサーを、塗工時の基板の移動方向に関してヘッドユニットDCHの塗布位置から上流側に一定間隔だけ離して設ける。アライメントセンサーは、移動する基板上の開始位置を表すアライメントマークを検出したことを、図4に示した塗工制御部10Aに通知し、塗工制御部10Aはポンプ33を起動して、ヘッドユニットDCHに塗布液Lqを供給する。なお、ポンプ33の起動直前において、塗布液LqはマニホールドMH内とスロット部SLT内とに充填されているが、ポンプ33による塗布液Lqの加圧供給が無い為、開口部SSからは吐出されない。そして、アライメントセンサーが基板上の終了位置を表すアライメントマークを検出したことを塗工制御部10Aに通知すると、塗工制御部10Aは直ちにポンプ33を停止する。
 このように、基板上の塗工領域の位置を表すようにアライメントマークが形成されていて、塗布装置側にアライメントマークを検出するアライメントセンサーが設けられている場合は、基板上に設定された塗工領域のみに正確に塗布液Lqを成膜することができる。このことは、枚葉の基板に限らず、先の各実施の形態や変形例で説明したような回転ドラムDRで支持されて搬送される長尺なシート基板Pに対しても同様に適用できる。その場合、アライメントマークは、シート基板Pの幅方向(Y方向)の両端付近に、例えば塗工領域の長尺方向の長さに亘って一定間隔で設けられる。その塗工領域の長尺方向の長さが200cmで、次の塗工領域までの長尺方向の間隔(余白)が15cmである場合、アライメントマークは塗工領域に付随して長尺方向に例えば10cm間隔で形成される。従って、アライメントセンサーがシート基板Pの移動中に塗工領域に付随した最初のアライメントマークを検出した時点でヘッドユニットDCHからの塗布液Lqの吐出を開始し、その後、アライメントセンサーがアライメントマークを20(200cm/10cm)回検出した時点で、ヘッドユニットDCHからの塗布液Lqの吐出を停止させればよい。
 このように、枚葉の基板上、又はシート基板P上に設定された塗工領域に正確に塗布液Lqを成膜する際、図4に示したポンプ33の起動/停止の応答時間が短いことが好ましい。ポンプ33の起動/停止の応答特性が急峻ではなく比較的に緩慢な場合は、図4中の供給チューブST、又はチューブSTaの流路中に液体用の電磁弁を設けたり、チューブST、STa自体を機械的にクランプするクランパーを設けたりすれば良い。
〔その他の変形例4〕
 先の図5、図14に示したヘッドユニットDCH、又は図26に示したヘッドユニットDCH6の場合、センサーユニットSU(SU1~SU6)や撮像部62が配置される側のリップ片部材HAは、全体が光透過性の誘電体材料(ガラスや石英等の硝材、アクリル等の樹脂材)で構成される。その為、リップ片部材HAの外壁面HA3側からは、スロット部SLTの他に、その上のポート部(開口)ST’を通してマニホールドMH(貯留部)内に一時的に貯留される塗布液Lqの状態も観察することができる。そこで、先の図26に示したような撮像部62(及び照明部60)と同様の撮像部を、マニホールドMH内の塗布液Lqを観察するようにY方向に複数並べて配置しても良い。これによって、塗布液Lq内に混入した異物(ゴミ)や気泡の有無を画像解析によって調べることができる。
 更に、リップ片部材HAの全体が光透過性の誘電体材料で構成されるので、マニホールドMH内、又はスロット部SLT内に混入した異物や気泡を、超音波照射器やレーザー光照射器によって、塗工性能上で問題無い程度の粒径(塗布液Lqの基板上での設定厚みよりも小さいサイズ)に粉砕することもできる。超音波照射器は、例えば誘電体材料によるリップ片部材HAに超音波振動子を取り付けて、常時、振動を与え続けても良い。レーザー光照射器を用いる場合は、塗布液Lqの光学特性(感光性、吸収性)を考慮して、塗布液Lqを変質させないような波長帯域であって、繰り返し発振周波数が高く、ピーク強度が大きい高輝度なパルスレーザー光を発生する光源を用いることができる。なお、塗布液Lqが紫外線硬化性の樹脂液の場合、スロット部SLT内を流れる塗布液Lqに、調整された強度で紫外線(波長436nm以下)を照射すると、スロット部SLTの開口部SSから吐出される塗布液Lq(紫外線硬化性の樹脂液)の粘性が高まり、基板(シート基板P)上に塗工される塗布液Lqを厚くすることができる。
〔その他の変形例5〕
 先の各実施の形態や変形では、例えば図11、図25に示したように、ヘッドユニットDCH(又はDCH2~DCH7)のスロット部SLT(又は開口部SS)のX方向(第2方向)に関する幅ΔSgを計測するセンサーユニットSUを、スロット部SLTの長手方向(Y方向)の複数個所の各々に設けた。しかしながら、Y方向に関する幅ΔSgの変化量の分布が、スロット部SLTのY方向の中心位置での幅ΔSgの計測のみで予測可能な場合は、その中心位置の1ヶ所だけにセンサーユニットSUを設けても良い。その場合、中心位置の1ヶ所だけのセンサーユニットSUによる幅ΔSgの計測値と、スロット部SLTの全体のY方向における幅変化の分布特性との相関を事前に求めて、データベース化しておく必要がある。
〔その他の変形例6〕
 先の各実施の形態や変形例において、シート基板Pの移動方向に関して下流側に位置するリップ片部材HAの全体、又は一部分を誘電体材料(硝材や樹脂材)としたが、シート基板Pの移動方向に関して下流側に位置するリップ片部材HBの全体、又は一部分を誘電体材料(硝材や樹脂材)としても良い。先の図6、図22に示したように、シート基板Pの移動方向に関して上流側に位置するリップ片部材HBの先端部HB4とシート基板Pとの間には、塗布液Lqが-X方向に膨らんだメニスカス状の液溜りLqaが形成される。その液溜りLqaのメニスカス状態がY方向に関して崩れることなく安定していると、シート基板P上に成膜される塗布液Lqもムラなく一様な厚みで塗工される。
 そこで、リップ片部材HBの全体を光透過性の誘電体材料(硝材や樹脂材)とすると、リップ片部材HBの外壁面HB3等を介して、先端部HB4とシート基板Pとの間に形成される塗布液Lqの液溜りLqaを撮像装置によって光学的に観察可能となる。撮像装置からの映像信号に基づいて、液溜りLqaのメニスカス状態の変化を画像解析することによって、Y方向に関する塗布ムラ(膜厚の変化)の発生をリアルタイムに検知することもできる。更に、画像解析で得られた液溜りLqaのメニスカス状態の変化に基づいて、スロット部SLT(開口部SS)のY方向における幅ΔSgの分布を調整するように、図4中の駆動制御部31を介して複数の駆動ユニット(アクチュエータ)ACDの各々を駆動しても良い。
 以上の各実施の形態や各変形において、センサーユニットSUは、ヘッドユニットDCHの幅ΔSgのスロット部SLT内に満たされる塗布液Lqの液厚の変化を計測するものであり、撮像部62は、スロット部SLT内(又はマニホールドMH内)の塗布液Lqの状態を観察するものである。計測や観察の為のエネルギーは、光、電場(静電容量計測)、磁場(渦電流計測)の他に、X線やγ線も利用できる。その場合、リップ片部材HA、HBの全体、又は一部分は、X線やγ線に対して透過性を有する材料で構成される。
 また、以上の各実施の形態や各変形例に示したヘッドユニットDCHやセンサーユニットSUは、基板上に塗布すべき塗工液を途中で切り替える場合、或いは2種以上の塗工液を順に重ね塗りする場合を考慮して、回転ドラムDRの外周面の周方向(或いは基板を平坦に支持する場合は基板の移動方向)に沿った複数ヶ所の各々に、それぞれの塗工液の特質(粘性、透明度、導電度、温度等)に応じて予めスロット部SLT(開口部SS)の幅ΔSgやギャップ量ΔZg等が調整されたヘッドユニットDCH(及びセンサーユニットSU)を配置しても良い。
 さらに、以上の各実施の形態や各変形例では、基板Pと対向する先端部に形成されるスリット状の開口部SS(スロット部SLTの先端)が1本の場合のヘッドユニットDCHとしたが、例えば、特開2002-136909号公報に開示されているように、スリット状の開口部の複数を近接させて平行に並べて、各開口部から異なる塗布液を同時に吐出させて複数層の塗膜を重層塗工する構成のヘッドユニットであっても良い。その場合、複数のスリット状の開口部SSの各々の幅ΔSgは、ヘッドユニットDCHを構成する透明なリップ片部材HAや透明板部材GHp(図17参照)を介してスロット部SLTの幅を計測する光学式のギャップセンサー(図8参照)と、リップ片部材(スロット片部材)HA、HB内に埋め込み可能な渦電流センサーSK(図22参照)や静電容量センサー(図24参照)とを併用する(基板の移動方向に関する開口部SSの配置に応じて使い分ける)ことにより、独立に計測可能である。
 上記の各実施の形態や各変形例で示したリップ片部材(スロット片部材)HAの内壁面HA1、リップ片部材(スロット片部材)HBの内壁面HB1や図5で示した面HB2、HB3は、機械加工やラッピング(研磨)処理によって、その平坦性がサブミクロン以下になるように仕上げられている。特に、図15~図21に示したように、極薄の金属製のシート部材(シム部材)SMpの厚みによって、スロット部SLTの幅ΔSgを規定する構造のヘッドユニットDCHの場合、シム部材SMpと密着するリップ片部材(スロット片部材)HA、HBの内壁面側の各面の平坦度が悪いと、その密着部から塗布液が染み出す場合もある。その為、ラッピング処理によって平坦化された面の上に、表面をナノメートルオーダーで高精度に平坦化研磨した石英板(光学原器)を載せて、その接触界面での光(単色光)の干渉により生じるニュートン縞の状態を観察することで、ラッピング処理の適否が判断できる。
2…供給ロール
4…回転駆動部
5…塗工部
6A、6B…乾燥ユニット
7…回収ロール
10A…塗工制御部
12…膜厚計測ユニット
30…計測処理部
31…駆動制御部
44…フォトセンサー
44A…光電信号
60…照明部
62…撮像部
63…画像処理装置
70A、70B…分光干渉計センサーのヘッド部
ACD…駆動ユニット(アクチュエータ)
AXo…中心線
BMa、BMb…光ビーム
CDP、CDPa、CDPb、CDPc、CDPd…導電層
DCH、DCH2~DCH7…ヘッドユニット
DR…回転ドラム(基板支持機構)
GHp…透明板部材
GHp’…板部材
HA、HB…リップ片部材(スロット片部材)
HA1、HB1…内壁面
HA4、HB4…先端部
HTF…温調ヒータ
Lq…塗布液
MH…マニホールド(貯留部)
MMH…マイクロメータヘッド
OSC…発振器
P…シート基板
RFa、RFb…反射膜
SK1~SK7…渦電流センサー
SLT…スロット部
ΔSg、ΔSg1~ΔSg6…幅
SMp…シート部材(シム部材)
SS…開口部
SU、SU1~SU6…センサーユニット
δg1~δg6…変動量
SV1~SV7…計測信号

Claims (21)

  1.  基板支持機構で支持される被処理基板の表面と対向した先端部に、第1方向にスリット状に延びて形成された開口部から塗布液を吐出して、前記被処理基板の表面に前記塗布液を塗工する塗布装置であって、
     前記塗布液を一時的に貯留する為に前記第1方向に延設された貯留部と、前記貯留部から前記先端部の開口部に向けて前記塗布液を通す流路を形成する為に、所定の間隔で対向して前記第1方向に延設された一対の内壁面を形成するように対向する一組のスロット片部材で構成されるスロット部とを有するヘッド機構と、
     前記一組のスロット片部材のうちの少なくとも一方側に設けられて、前記一対の内壁面の前記間隔、又は前記間隔の変化に対応した計測信号を出力する計測機構と、
    を備える塗布装置。
  2.  請求項1に記載の塗布装置であって、
     前記一組のスロット片部材のうち、前記計測機構が設けられる側のスロット片部材を第1のスロット片部材、前記スロット部を挟んで対向する側を第2のスロット片部材としたとき、前記第1のスロット片部材の前記内壁面の全体、又は一部分が誘電体材料で構成され、
     前記計測機構は、前記第1のスロット片部材の外側から前記誘電体材料を通して前記スロット部の前記間隔、又は前記間隔の変化を計測する、塗布装置。
  3.  請求項2に記載の塗布装置であって、
     前記誘電体材料は、光透過性を有するガラス材、石英材、樹脂材のいずれかであり、前記計測機構は、前記誘電体材料と前記スロット部内を通る前記塗布液との各々を透過する波長帯の光を用いて、前記スロット部の前記間隔、又は前記間隔の変化を光学的に計測する、塗布装置。
  4.  請求項2に記載の塗布装置であって、
     前記誘電体材料は、前記スロット部の前記塗布液と接する前記内壁面の一部を成すように前記第1のスロット片部材に埋設された平行平板状の光透過性の硝材または樹脂材であり、前記第1のスロット片部材のその他の部分を金属材とした、塗布装置。
  5.  請求項4に記載の塗布装置であって、
     前記計測機構は、前記誘電体材料と前記スロット部内の前記塗布液との各々を透過し得る波長帯の計測光を、前記誘電体材料を介して前記スロット部に投射し、前記誘電体材料の前記塗布液との界面と平行な面で反射する第1の反射光と、前記第2のスロット片部材の前記内壁面で反射する第2の反射光とを光電検出して、前記間隔、又は前記間隔の変化を計測する、塗布装置。
  6.  請求項5に記載の塗布装置であって、
     前記誘電体材料の前記界面と平行な面には、前記計測光に対して反射性を有する反射層が部分的に形成される、塗布装置。
  7.  基板支持機構で支持される被処理基板の表面と対向した先端部に、第1方向にスリット状に延びて形成された開口部から吐出される塗布液を、前記被処理基板の表面に所定の厚さで塗布する塗布装置であって、
     前記塗布液を一時的に貯留する為に前記第1方向に延設された貯留部から前記先端部の開口部に向けて前記塗布液を通す流路を形成するように、所定の間隔で対向して前記第1方向に延設された一対の内壁面で構成されるダイヘッド機構と、
     前記第1方向と直交した第2方向における前記開口部の幅の変化を検出する為に、前記一対の内壁面の前記間隔の変化を計測する開口幅計測機構と、
    を備える塗布装置。
  8.  請求項7に記載の塗布装置であって、
     前記ダイヘッド機構は、前記一対の内壁面を形成するように対向する第1のスロット片部材と第2のスロット片部材とで構成され、
     前記開口幅計測機構は、前記開口部の幅の変化を検出する為に、前記第1のスロット片部材の前記内壁面と前記第2のスロット片部材の内壁面との前記第2方向における間隔の変化を、前記第1方向の離散的な複数の部分の各々で光学的、静電容量式、電磁気式のいずれかの検出方式によって計測する複数のセンサーユニットを含む、塗布装置。
  9.  請求項8に記載の塗布装置であって、
     前記複数のセンサーユニットは前記第1のスロット片部材の側に配置され、前記第2のスロット片部材には、前記第1方向にスリット状に延びた前記開口部の前記第2方向の間隔を、前記第1方向の複数の部分ごとに調整可能な複数の駆動ユニットが設けられる、塗布装置。
  10.  請求項9に記載の塗布装置であって、
     前記複数の駆動ユニットの各々を、前記複数のセンサーユニットで計測された前記開口部の幅の前記第1方向における分布に基づいて駆動する駆動制御部を、更に備える塗布装置。
  11.  請求項8~10のいずれか一項に記載の塗布装置であって、
     前記第1のスロット片部材の全体、前記第1のスロット片部材の前記内壁面の全体、又は前記内壁面の一部分は誘電体材料で構成され、
     前記複数のセンサーユニットは、前記第1のスロット片部材の側から前記誘電体材料を通して前記間隔の変化を計測する、塗布装置。
  12.  請求項11に記載の塗布装置であって、
     前記誘電体材料は、光透過性を有する硝材または樹脂材であり、前記複数のセンサーユニットの各々は、前記一対の内壁面の間を通る前記塗布液と前記誘電体材料との各々を透過する波長帯の光を用いて、前記間隔の変化を光学的に計測する、塗布装置。
  13.  基板支持機構で支持される被処理基板の表面と対向した先端部に、第1方向にスリット状に延びて形成された開口部から吐出される塗布液を、前記被処理基板の表面に所定の厚さで塗布する塗布装置であって、
     前記塗布液を一時的に貯留する為に前記第1方向に延設された貯留部と、前記貯留部から前記先端部の開口部に向けて前記塗布液を通す流路を形成する為に、所定の間隔で対向して前記第1方向に延設された一対の内壁面を形成するスロット片部材で構成されるスロット部とを有するヘッド機構と、
     前記一対の内壁面のうちの少なくとも一方の内壁面を構成する前記スロット片部材に対して透過性を有するエネルギー線の照射によって、前記流路を通る前記塗布液の状態を観察する観察機構と、を備える塗布装置。
  14.  請求項13に記載の塗布装置であって、
     前記ヘッド機構の前記スロット片部材は、前記一対の内壁面を形成するように対向する第1のスロット片部材と第2のスロット片部材とで構成され、
     前記第1のスロット片部材の全体または一部分は、所定の波長帯域の光に対して透過性を有する誘電体材料で構成される、塗布装置。
  15.  請求項14に記載の塗布装置であって、
     前記観察機構は、前記第1のスロット片部材の外側から前記誘電体材料を介して前記流路に前記波長帯域の照明光を照射する照明部と、前記流路を通る前記塗布液の状態を撮像する撮像部とを含む、塗布装置。
  16.  請求項15に記載の塗布装置であって、
     前記照明部は、前記塗布液の光学的な特性に応じて前記照明光の波長帯域を調整する、塗布装置。
  17.  第1方向にスリット状に延びた開口部から被処理基板の表面に所定の厚さで塗布液を吐出するダイコート方式の塗布装置のヘッドユニットであって、
     前記塗布液を一時的に貯留する為に前記第1方向に延設された貯留部から前記開口部に向けて前記塗布液を通す流路を形成する為に、所定の間隔で対向して前記第1方向に延設された一対の内壁面の一方を形成する第1のスロット片部材と、
     該第1のスロット片部材と対向して配置され、前記一対の内壁面の他方を形成する第2のスロット片部材とを備え、
     前記第1のスロット片部材と前記第2のスロット片部材のいずれか一方の全体、又は前記内壁面を形成する部分を誘電体材料で構成したヘッドユニット。
  18.  請求項17に記載のヘッドユニットであって、
     前記誘電体材料は、光透過性を有する硝材または樹脂材である、ヘッドユニット。
  19.  請求項18に記載のヘッドユニットであって、
     前記第1のスロット片部材の全体は前記硝材で構成され、前記第2のスロット片部材は金属材料で構成され、
     前記第2のスロット片部材には、前記第1方向にスリット状に延びた前記開口部の前記第1方向と直交した第2方向の間隔を、前記第1方向の複数の部分ごとに調整可能な複数の駆動ユニットが設けられる、ヘッドユニット。
  20.  請求項17に記載のヘッドユニットであって、
     前記一対の内壁面の間を通る前記塗布液が外部から観察可能なように、前記第1のスロット片部材の前記内壁面を構成する部分の一部に、前記誘電体材料による光透過性の板部材を埋設した、ヘッドユニット。
  21.  請求項20に記載のヘッドユニットであって、
     前記板部材は光透過性を有する硝材または樹脂材である、ヘッドユニット。
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