(57)【要約】【課題】供給源とノズルとを連通する配管の膨張を抑制することでノズルから塗布液を一定流量で吐出可能にする。【解決手段】第１、第２、第３供給部５，６，７の各供給源２０ａ，２０ｂ，２０ｃと各ノズル４ａ，４ｂ，４ｃとは、各供給部５〜７内の配管１１と、各供給部５〜７とノズル移動機構部８とを接続する配管１２とで連通されており、これらの配管１１，１２を通って、有機ＥＬ材料１０ａ，１０ｂ，１０ｃが供給源２０ａ，２０ｂ，２０ｃからノズル４ａ，４ｂ，４ｃにそれぞれ送られる。配管１１は、各供給部５〜７内に固定されており、屈曲不可能に形成されている。また、配管１２は、屈曲可能に形成された屈曲部と、屈曲不可能に形成された非屈曲部とからなる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給源に貯留された塗布液を配管を通してノズルに圧送し、該ノズルから基板に向けて前記塗布液を吐出して前記基板に塗布する塗布装置において、
前記配管を、スーパーエンジニアリングプラスチックおよび金属の少なくとも一方を用いて形成したことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記配管は、スーパーエンジニアリングプラスチックを用いて形成されており、その外表面が当該スーパーエンジニアリングプラスチックより剛性率の高い材料で被覆されている請求項１記載の塗布装置。
【請求項３】
前記配管は、屈曲可能に形成された屈曲部と屈曲不可能に形成された非屈曲部とを有し、前記屈曲部は前記非屈曲部に比べて内径が小さい請求項１または２記載の塗布装置。
【請求項４】
前記塗布液は、有機ＥＬ材料からなる請求項１〜３のいずれかに記載の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス基板などの基板に向けてノズルから所定の塗布液を吐出して基板に塗布する塗布装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の塗布装置として、従来、発光層、正孔注入層などの電荷注入層、正孔輸送層などの電荷輸送層などからなる有機ＥＬ薄膜を形成するために、有機ＥＬ材料からなる塗布液を基板に塗布する塗布装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この従来装置は、供給源に貯留されている塗布液を送り出すポンプと、上記供給源から配管を通してポンプにより圧送されてくる塗布液を基板に向けて吐出するノズルとを備え、塗布液をノズルから液柱状で連続的に吐出して基板に塗布している。このような塗布装置では、形成される薄膜（上記従来装置では有機ＥＬ薄膜）が均一になるように、塗布液を基板に均一に塗布することが求められる。
【０００３】
塗布液を基板に均一に塗布するためには、ノズルから塗布液を一定の流量（単位時間当りの吐出量）で吐出することが必要になる。ここで、ノズルから塗布液を一定流量で吐出する手段としては、塗布液を一定流量でノズルに供給する方法と、一定圧力を塗布液に印加してノズルに供給する方法とが考えられる。前者の方法としては、例えば注射器のようにシリンダ内でピストンを一定速度で押し出すものや、定流量ポンプを用いるものなどがある。後者の方法としては、一定圧力に調整した窒素などの気体を介して塗布液を加圧するものや、ポンプなどにより機械的に塗布液を加圧するとともに圧力を検出してポンプにフィードバックするものなどがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−７５６４０号公報（図１、図５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、塗布液を一定流量でノズルに供給したり、一定圧力を塗布液に印加してノズルに供給したとしても、供給源とノズルとを連通する配管が膨張すると、塗布液はノズルから一定流量で吐出されない。例えば定流量ポンプによりポンプ自体が一定流量で塗布液を吐出したとしても、膨張による配管の体積増大があると、ノズルに到達した段階では一定流量にならない。また、ノズル孔から液柱となって吐出される所定圧力（ノズル孔の径、液の粘度、沸点などによって決まる）に達するまでの量を供給しないとノズルから塗布液が吐出されない。一方、定圧ポンプでは、一定圧力に達するまで配管を膨張させる分だけ余分な時間を要するので、好ましくない。
【０００６】
例えば配管の内径がφ２ｍｍで長さが１ｍの場合に、膨張により半径が３０μｍ増大すると、配管の体積が約２００μＬ（マイクロリットル）増大する。この配管をＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）樹脂で形成すると、０．３ＭＰａ程度の内圧で半径が数十μｍ増大することとなる。
【０００７】
これに対して、例えば上記従来装置において、オリフィスの直径がφ２０〜３０μｍ程度のノズルを用いて、幅が１００μｍ程度の塗布領域に対して塗布液をライン状に塗布する場合には、塗布液の流量としては３００μＬ／分程度以下の微小流量が考えられるので、配管の体積膨張による影響は小さくない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、供給源とノズルとを連通する配管の膨張を抑制することでノズルから塗布液を一定流量で吐出可能にする塗布装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、供給源に貯留された塗布液を配管を通してノズルに圧送し、該ノズルから基板に向けて前記塗布液を吐出して前記基板に塗布する塗布装置において、前記配管を、スーパーエンジニアリングプラスチックおよび金属の少なくとも一方を用いて形成したことを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、供給源とノズルとを連通する配管をスーパーエンジニアリングプラスチックまたは金属を用いて形成している。このようにスーパーエンジニアリングプラスチック等を用いることで、配管の剛性率を高めることができ、配管の膨張が抑制されることとなり、塗布液を一定流量で吐出することが可能になる。
【００１１】
また、前記配管は、スーパーエンジニアリングプラスチックを用いて形成されており、その外表面が当該スーパーエンジニアリングプラスチックより剛性率の高い材料で被覆されている場合には、例えば塗布液に対する耐薬品性の高いスーパーエンジニアリングプラスチックで配管を形成しておき、その外面を当該スーパーエンジニアリングプラスチックより剛性率の高い材料で被覆すると、膨張することなく塗布液を好適に供給することができる。
【００１２】
また、前記配管は、屈曲可能に形成された屈曲部と屈曲不可能に形成された非屈曲部とを有し、前記屈曲部は前記非屈曲部に比べて内径が小さいと、例えばノズルを基板に対して移動させて基板全体に塗布液を塗布可能な構成を採用し、屈曲部で屈曲して配管の曲率半径が変化した場合でも、その屈曲部での体積変化量をより低減することができるので、流量への悪影響を抑制することができる。また、前記塗布液は、有機ＥＬ材料からなるとしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る塗布装置の一実施形態である有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）塗布装置を示す構成図、図２は図１の有機ＥＬ塗布装置での配管で連通されたノズルおよび供給部と基板との位置関係を模式的に示す斜視図である。
【００１４】
この有機ＥＬ塗布装置は、赤・緑・青色の各色について、有機ＥＬ材料をノズルから基板１００上に形成された溝１０１に吐出して塗布するもので、基板１００の溝１０１には例えばＩＴＯからなる透明電極が形成されている。
【００１５】
この有機ＥＬ塗布装置は、図１に示すように、赤・緑・青色の有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃの塗布を受けるガラス基板１００を載置するステージ１と、このステージ１をＹ方向に移動させるステージ移動機構部２と、ガラス基板１００上に形成された位置合わせマーク３ａ（図２）の位置を検出する位置合わせマーク検出部３と、赤色の有機ＥＬ材料１０ａを赤色用のノズル４ａに供給する第１供給部５と、緑色の有機ＥＬ材料１０ｂを緑色用のノズル４ｂに供給する第２供給部６と、青色の有機ＥＬ材料１０ｃを青色用のノズル４ｃに供給する第３供給部７と、各色のノズル４ａ〜４ｃをＸ方向に移動させるノズル移動機構部８と、装置各部（ステージ移動機構部２と位置合わせマーク検出部３と第１〜第３供給部５〜７とノズル移動機構部８）を制御する制御部９とで構成されている。
【００１６】
これらの構成要素のうち、第１供給部５は、例えば、赤色の有機ＥＬ材料１０ａの供給源２０ａと、この供給源２０ａから赤色の有機ＥＬ材料１０ａを取り出すためのポンプ２１と、赤色の有機ＥＬ材料１０ａの流量を検出する流量計２２と、赤色の有機ＥＬ材料１０ａ中の異物を除去するためのフィルタ２３とを備えている。
【００１７】
また、第２供給部６は、例えば、緑色の有機ＥＬ材料１０ｂの供給源２０ｂと、この供給源２０ｂから緑色の有機ＥＬ材料１０ｂを取り出すためのポンプ２１と、緑色の有機ＥＬ材料１０ｂの流量を検出する流量計２２と、緑色の有機ＥＬ材料１０ｂ中の異物を除去するためのフィルタ２３とを備えている。
【００１８】
また、第３供給部７は、例えば、青色の有機ＥＬ材料１０ｃの供給源２０ｃと、この供給源２０ｃから青色の有機ＥＬ材料１０ｃを取り出すためのポンプ２１と、青色の有機ＥＬ材料１０ｃの流量を検出する流量計２２と、青色の有機ＥＬ材料１０ｃ中の異物を除去するためのフィルタ２３とを備えている。
【００１９】
また、第１、第２、第３供給部５，６，７の各供給源２０ａ，２０ｂ，２０ｃと各ノズル４ａ，４ｂ，４ｃとは、各供給部５〜７内の配管１１と、各供給部５〜７とノズル移動機構部８とを接続する配管１２とで連通されており、これらの配管１１，１２を通って、有機ＥＬ材料１０ａ，１０ｂ，１０ｃが供給源２０ａ，２０ｂ，２０ｃからノズル４ａ，４ｂ，４ｃにそれぞれ送られる。
【００２０】
そして、制御部９はステージ１をＹ方向に所定量だけ移動させるようにステージ移動機構部２を制御し、ノズル４ａ〜４ｃをＸ方向に所定量だけ移動させるようにノズル移動機構部８を制御するとともに、第１〜第３供給部５〜７の各流量計２２からの検出値ａ〜ｃに応じてノズル４ａ〜４ｃから所定流量の有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃを流し出すように第１〜第３供給部５〜７の各ポンプ２１に指令ｄ〜ｆを出力する。具体的には、制御部９が装置各部を以下のように制御して有機ＥＬ材料をガラス基板１００上で溝１０１に沿ってストライプ状に塗布している。
【００２１】
ガラス基板１００の塗布開始位置にノズル４ａ〜４ｃが位置すると、制御部９は、各ノズル４ａ〜４ｃからガラス基板１００への有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃの吐出開始を各ポンプ２１に指示するとともに、ノズル４ａ〜４ｃをほぼ直線状に移動させるように制御する。これによって、赤・緑・青色の有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃが同時にガラス基板１００上にストライプ状に塗布されていく。
【００２２】
そして、制御部９は、ガラス基板１００の塗布停止位置にノズル４ａ〜４ｃが位置すると、各ノズル４ａ〜４ｃからガラス基板１００への有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃの吐出を停止させるよう各ポンプ２１に指示するとともに、ノズル４ａ〜４ｃの移動を停止させる。
【００２３】
次に、配管１１，１２について説明する。配管１１は、各供給部５〜７内に固定されており、屈曲不可能に形成されている。また、配管１２は、図２に示すように、屈曲可能に形成された屈曲部１２１と、屈曲不可能に形成された非屈曲部１２２，１２３とからなる。なお、図２では赤色用の供給部５とノズル４ａに関連する構成のみが図示されているが、その他の色、つまり緑・青色についても全く同一である。
【００２４】
配管１１および配管１２の非屈曲部１２２，１２３は剛性率（ずれ弾性率）の大きい材質、本実施形態では例えばステンレス鋼などの金属により形成されている。なお、金属配管１１の内面をポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂で被覆してもよい。これによって配管１１の耐薬品性を高めることができ、有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃに有機溶媒が使用されている場合でも悪影響を受けることがない。また、これらの配管を金属に代えてスーパーエンジニアリングプラスチックにより形成してもよい。また、配管１２の屈曲部１２１は、屈曲可能、かつ剛性率の高い材質、本実施形態では例えばスーパーエンジニアリングプラスチックにより形成されている。
【００２５】
スーパーエンジニアリングプラスチックは、優れた力学的性質と耐熱、耐久性を持ち、機械部品を中心に電気部品、住宅用材などである程度の強度維持が必要な部分に使用されるプラスチックを言い、例えばポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルエーテルケトンなどの芳香族系ポリマーも含まれる。
【００２６】
なお、この明細書では、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミドも、スーパーエンジニアリングプラスチックに含まれるものとする。
【００２７】
配管１１，１２に使用するスーパーエンジニアリングプラスチックは、有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃにそれぞれ使用される溶媒に応じて、それぞれ耐薬品性の高いものを使用すればよく、例えば有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃに溶媒としてトルエンが使用される場合には、トルエンに対する耐性の高いポリエーテルエーテルケトンが好適である。また、一般に耐薬品性の高いポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂を使用してもよい。
【００２８】
さらに、図２に示すように、配管１２の屈曲部１２１は、非屈曲部１２２，１２３に比べて内径を小さくしている。すなわち、本実施形態では例えば非屈曲部１２２，１２３の内径をφ２ｍｍとし、屈曲部１２１の内径をφ０．５ｍｍとしている。
【００２９】
これによって、ノズル移動機構部８によりノズル４ａ〜４ｃが移動して屈曲部１２１が屈曲したときに、この部分の体積変化量を低減することができ、これによって屈曲による流量への影響を抑えることができる。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、有機ＥＬ材料を送る配管１１，１２を剛性率の高い金属やスーパーエンジニアリングプラスチックにより形成しているので、ポンプ２１により有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃを圧送したときに配管１１，１２の膨張を未然に防止することができ、吐出の応答性および安定性を高めるとともに、流量への悪影響を抑制することができる。その結果、有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃを均一に塗布することができ、これによって有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃの膜厚を均一にすることができる高性能の有機ＥＬ塗布装置を実現できる。
【００３１】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、ステージ移動機構部２によりステージ１をＹ方向に移動可能とし、ノズル移動機構部８によりノズル４ａ〜４ｃをＸ方向に移動可能とすることで、基板１００の溝１０１に有機ＥＬ材料１０ａ〜１０ｃを塗布可能にしているが、これに限られず、ステージ移動機構部２によりステージ１をＹ方向およびＸ方向に移動可能とし、ノズル移動機構部を備えずにノズル４ａ〜４ｃを固定した構成でもよい。この場合には、図３に示すように、第１供給部５とノズル４ａとを連通する配管１２は、第１供給部５内の配管１１（図１）と同様に、金属で屈曲不可能に形成することができる。
【００３２】
また、例えば図４（ａ）に示す配管１１，１２において、配管１１，１２を耐薬品性の高いスーパーエンジニアリングプラスチックにより形成し、同図（ｂ）（ｃ）に示すように、その外表面を当該スーパーエンジニアリングプラスチックより剛性率の高い材料で被覆して被覆層１３を設けてもよい。例えば配管１１，１２をポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂により形成する場合には、被覆層１３の材料として、炭素繊維などを含む繊維強化プラスチックやポリイミドフィルムなどを用いることができる。この場合には、配管１１，１２の耐薬品性を高めるとともに、被覆層１３により配管１１，１２の膨張を防止することができる。なお、上記図３、図４では赤色用の供給部５とノズル４ａに関連する構成のみが図示されているが、その他の色、つまり緑・青色についても全く同一である。
【００３３】
さらに、本発明の適用対象は有機ＥＬ塗布装置に限定されるものではなく、半導体ウエハ、ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板にフォトレジスト液、現像液、エッチング液などの塗布液を塗布する塗布装置に対して適用することができる。すなわち、本発明は所望の塗布液を基板上の塗布領域に塗布する塗布装置全般に適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、供給源とノズルとを連通する配管を、スーパーエンジニアリングプラスチックおよび金属の少なくとも一方を用いて形成するようにしているので、配管の膨張を抑制することができ、塗布液を一定流量で吐出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る塗布装置の一実施形態である有機ＥＬ塗布装置を示す構成図である。
【図２】図１の有機ＥＬ塗布装置での配管で連通されたノズルおよび供給部と基板との位置関係を模式的に示す斜視図である。
【図３】配管の異なる形態を示す斜視図である。
【図４】配管のさらに異なる形態を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
４ａ〜４ｃ…ノズル
１０ａ〜１０ｃ…有機ＥＬ材料（塗布液）
１１，１２…配管
１３…被覆層
１００…ガラス基板
１２１…屈曲部
１２２，１２３…非屈曲部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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