(57)【要約】【課題】処理液への金属イオンの混入を防止するとともに、金属イオンフリーの処理液を正確な流量で基板に与えて所定の処理を良好に行うことができる基板処理装置および該装置に適した熱式流量計を提供する。【解決手段】熱式流量計６０では、流路管６３の略中央部にコイル状の加熱・感熱コイル６４が密着した状態で嵌装されている。制御部からの指令に応じて流量演算回路６５から加熱・感熱コイル６４に電力を供給して加熱・感熱コイル６４を発熱させ、この加熱・感熱コイル６４の発熱により流路管６３を流れる正孔輸送材料８を加熱するようになっている。また、加熱・感熱コイル６４に接続された流量演算回路６５によって上流側および下流側温度差を検出し、その温度差、加熱量、ならびに比熱や熱容量などの正孔輸送材料８の物性データに基づき正孔輸送材料８の流量（質量流量）を求める。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルに処理液を供給し、該ノズルから前記処理液を基板に与えることによって該基板に対して所定の処理を施す基板処理装置において、
前記ノズルに処理液を送り出す処理液送出手段と、
ガラス状炭素で形成された流路管を有し、前記処理液送出手段により送り出される処理液の少なくとも一部を前記流路管内に流通させるとともに、前記流路管を流れる処理液の流量を計測することで前記ノズルに供給される処理液の流量を計測する熱式流量計と、
前記熱式流量計による計測結果に基づき前記ノズルへの処理液の供給量を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記処理液送出手段により送り出される処理液の全部が前記流路管を介して前記ノズルに供給される請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
正孔輸送材料を前記処理液として前記基板に与えて前記基板上に正孔輸送層を形成する請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項４】
有機ＥＬ材料を前記処理液として前記基板に与えて前記基板上に有機ＥＬ層を形成する請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項５】
ガラス状炭素で形成された流路管を有し、前記被計測流体を前記流路管内に流通させるとともに、前記流路管を流れる被計測流体の流量を計測することを特徴とする熱式流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ノズルに処理液を供給し、該ノズルから処理液を基板に与えることによって該基板に対して所定の処理を施す基板処理装置および該装置に適した熱式流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の基板処理装置として、ノズルから有機ＥＬ材料を処理液としてガラス基板に塗布する装置がある（特許文献１参照）。この装置では、予め基板に形成された溝部にノズルを沿わせるように基板とノズルとを相対的に移動させてノズルからの有機ＥＬ材料を溝部内に流し込んでおり、こうすることで基板の溝部（塗布領域）への有機ＥＬ材料の塗布を実行している。
【０００３】
また、この装置では、処理液送出手段としてポンプが設けられており、このポンプを作動させることで供給源に貯留されている処理液がノズルに供給され、該ノズルから基板に向けて与えられる。また、基板に与える処理液の量を正確な吐出量をモニターするため、ポンプの出口側に流量計が配置され、ポンプからノズルに供給される処理液の流量を計測可能となっている。そして、この流量計による計測結果に基づきポンプを制御して処理液の流量を適正化している。なお、この種の基板処理装置では、次のような理由から流量計として、いわゆる熱式流量計が用いられている。
【０００４】
この種の基板処理装置では、処理液を塗布すべき溝部の幅は、例えば数十ないし１００ミクロン程度であり、その溝の深さは例えば１ないし１０ミクロン程度である。したがって、ノズルからの処理液の吐出量は微量であり、ノズルに供給すべき処理液の流量も微小量である。その結果、微小流量を正確に求めるために、熱式流量計が用いられている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−７５６４０号公報（第４頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の熱式流量計は以下のように構成されているため、処理液への金属イオンの混入を完全に避けることができないという問題があった。すなわち、熱式流量計は、従来より周知のように、処理液を通す流路管にヒータを設け、流路管内を流れる処理液を前記ヒータにより加熱するとともに、処理液の上流側及び下流側温度を検出している。そして、処理液への加熱量、処理液の上流側温度と下流側温度との温度差、並びに処理液の物性データなどに基づいて処理液の流量（質量流量）を求めている。したがって、良好な熱伝導性を有する材料で流路管を形成する必要がある。そこで、従来より処理液に対する耐腐食性や耐酸性などを考慮してステンレス鋼などの金属管が多用されていた。その結果、金属管（流路管）の構成材料に含まれる金属物質がイオンとして処理液に混入し、そのまま基板に塗布されてしまう場合があった。
【０００７】
また、近年、上記した構成の基板処理装置を用いて正孔輸送材料を基板に塗布して基板上に正孔輸送層を形成したいという要望が生じている。しかしながら、正孔輸送材料は例えばｐＨ２程度の強酸処理液であるため、供給源からノズルに至る流路全部について耐食処理を施す必要がある。具体的には、ポンプ内部に対して耐食性の樹脂コーティングを施したり、樹脂製のノズルを用いたり、配管として樹脂管を用いることが可能である。これに対し、熱式流量計の流路管については、上記したように熱伝導性が必要となるため、樹脂管を用いることができず、このことが大きな障害となっている。すなわち、従来の熱式流量計をそのまま用いると、金属イオンが処理液に混入するという上記問題に加え、流路管の内部が腐食性処理液（正孔輸送材料）によって腐食されて流量そのものを正確に計測することができなくなる。その結果、基板に所望量の処理液を与えることができず、塗布精度を大幅に低下させてしまう。
【０００８】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、処理液への金属イオンの混入を防止するとともに、金属イオンフリーの処理液を正確な流量で基板に与えて所定の処理を良好に行うことができる基板処理装置および該装置に適した熱式流量計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】
この発明は、ノズルに処理液を供給し、該ノズルから処理液を基板に与えることによって該基板に対して所定の処理を施す基板処理装置であって、上記目的を達成するため、ノズルに処理液を送り出す処理液送出手段と、ガラス状炭素で形成された流路管を有し、処理液送出手段により送り出される処理液の少なくとも一部を流路管内に流通させるとともに、流路管を流れる処理液の流量を計測することでノズルに供給される処理液の流量を計測する熱式流量計と、熱式流量計による計測結果に基づきノズルへの処理液の供給量を制御する制御手段とを備えている。
【００１０】
このように構成された発明では、熱式流量計の流路管がガラス状炭素で形成されているため、この流路管内を処理液が流通している間に、処理液への金属イオンの混入が確実に防止される。また、ガラス状炭素は耐有機溶剤性、耐食性、耐酸性などに優れており、種々の処理液、例えば有機ＥＬ表示装置を形成するために用いる有機ＥＬ材料や正孔輸送材料などを流路管に流通させる場合であっても、処理液による流路管の腐食は認められない。したがって、ガラス状炭素により形成された流路管を用いた熱式流量計では、処理液の流量を正確に計測することが可能となり、その結果、この熱式流量計による計測結果に基づきノズルへの処理液の供給量をモニターし、膜厚相当量を吐出することで、優れた精度で基板に対して所定の処理を行うことができる。
【００１１】
ここで、熱式流量計により処理液の流量を計測するにあたって、処理液送出手段により送り出される処理液の一部を流路管に導いて計測する、いわゆるバイパス方式を採用してもよし、また処理液送出手段からの処理液の全部を流路管に導いて計測するようにしてもよい。特に、後者の構成を採用した場合、（ｉ）処理液を迅速に、しかも簡単に流路管に導くことができる、（ｉｉ）前者のバイパス方式では流路管によって処理液の一部を分流させているためにサイフォニング現象が発生するが、流路管の取付状態や姿勢などにより該現象の影響が微妙に相違して計測精度の低下を招くおそれがあるのに対して、後者ではこのような問題が発生せず、計測精度を高め、より優れた精度で所定の処理を実行することが可能となる。
【００１２】
また、この発明にかかる熱式流量計は、上記目的を達成するため、ガラス状炭素で形成された流路管を有し、被計測流体を流路管内に流通させるとともに、流路管を流れる被計測流体の流量を計測することを特徴としている。このように構成された熱式流量計では、上記したように、流路管がガラス状炭素で形成されているため、流路管内を流通する処理液への金属イオンの混入が確実に防止される。また、ガラス状炭素が耐有機溶剤性、耐食性、耐酸性などに優れていることから、処理液により流路管が腐食されることはなく、処理液の流量を正確に計測することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。ここでは、有機ＥＬ表示装置の製造プロセスに適した塗布装置が本発明の基板処理装置として例示されており、基板２上に正孔輸送材料を塗布して正孔輸送層を形成する。この塗布装置（基板処理装置）は、同図に示すように、有機ＥＬ素子を形成すべき基板２を載置するステージ４０と、このステージ４０を所定方向（同図の左右方向）に移動させるステージ移動機構部４２と、基板２上に形成された位置合わせマーク（図示省略）の位置を検出する位置合わせマーク検出部４４と、３本のノズル４６ａ〜４６ｃに正孔輸送材料８を供給する供給ユニット４８と、３本のノズル４６ａ〜４６ｃを所定方向（同図紙面の垂直方向）に移動させるノズル移動機構部５０と、装置各部を制御する制御部５２とで構成されている。
【００１４】
これらの構成要素のうち供給ユニット４８は、同図に示すように、正孔輸送材料８を貯留する供給源５４を備えており、この供給源５４が３つの供給部５６ａ〜５６ｃに配管接続されている。また、これら３つの供給部５６ａ〜５６ｃはともに同一構成を有しており、それら供給部は供給源５４に貯留されている正孔輸送材料８をそれぞれノズル４６ａ〜４６ｃに圧送して基板２に向けて吐出させるように構成している。具体的には、各供給部５６ａ〜５６ｃは、供給源５４から正孔輸送材料８を取り出すとともに、ノズルに向けて送り出すためのポンプＰと、正孔輸送材料８の流量を計測する熱式流量計６０と、正孔輸送材料８中の異物を除去するためのフィルタＦとを備えている。このように、この実施形態では各ノズル４６ａ〜４６ｃから基板２に向けて正孔輸送材料８を吐出するように構成しており、これらのノズル４６ａ〜４６ｃの各々が本発明の「ノズル」として機能している。また、ポンプＰが本発明の「処理液送出手段」として機能している。なお、熱式流量計６０の構成については、後で詳述する。
【００１５】
また、ノズル移動機構部５０は３本のノズル４６ａ〜４６ｃを保持部材（図示省略）で並設した状態で保持するとともに、それらのノズル４６ａ〜４６ｃによる塗布ピッチ間隔を変更設定可能となっている。このため、基板２に形成された溝部（図示省略）の配設状態に応じて塗布ピッチを変更することができる。
【００１６】
また、位置合わせマーク検出部４４としては、例えば、ＣＣＤカメラを採用することができる。すなわち、位置合わせマーク検出部４４は制御部５２からの指示を受けると、基板２の四隅にそれぞれ形成された位置合わせマークをそれぞれ撮像し、これらの撮像した位置合わせマークの画像データを制御部５２に出力する。一方、制御部５２は位置合わせマーク検出部４４で撮像された画像データに基づいて位置合わせマークの位置を算出する。また、制御部５２には、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ  ）を使って設計された基板２上の溝部などのレイアウトデータが予め与えられているため、制御部５２は位置合わせマークの位置の算出結果と、予め与えられている溝部のレイアウトデータとに基づいて、塗布のスタートポイント、すなわち、正孔輸送材料８の塗布を開始する塗布開始位置を算出する。
【００１７】
この制御部５２は、上記演算処理のほか、ステージ４０を所定方向（図１の左右方向）に所定量だけ移動させるようにステージ移動機構部４２を制御し、ノズル４６ａ〜４６ｃをステージ４０と直交する方向（同図紙面に対して垂直な方向）に所定量だけ移動させるようにノズル移動機構部５０を制御してノズル４６ａ〜４６ｃを基板２に対して２次元的に相対移動させる。また、この基板２に対するノズル４６ａ〜４６ｃの相対移動とともに、制御部５２は各熱式流量計６０からの計測値ａ〜ｃに応じて、ノズル４６ａ〜４６ｃから所定流量の正孔輸送材料８を送り出すように各ポンプＰに指令ｄ〜ｆを出力する。
【００１８】
次に、本実施形態にかかる塗布装置において採用した熱式流量計６０の構成および動作について、図２を参照しつつ説明する。図２は、図１の基板処理装置に装備された熱式流量計の一実施形態を示す図である。この熱式流量計６０は、略長方体の本体ボディー６１と、本体ボディー６１上に積層配置されたフランジ６２と、このフランジ６２により保持された流路管６３とを有している。この実施形態では、耐有機溶剤性、耐食性、耐酸性などを考慮して本体ボディー６１およびフランジ６２をトリフルオロエチレンなどの樹脂材料で形成する一方、流路管６３については、上記した耐有機溶剤性などに加え、さらに熱伝導性を考慮してガラス状炭素で形成している。
【００１９】
この本体ボディー６１の一方側面には流入口６１ａが設けられており、ポンプＰからノズルに向けて送り出される正孔輸送材料８を本体ボディー６１内部に設けられた内部流路６１ｂを介してフランジ６２に導く。また、このフランジ６２には、内部流路６１ｂに連通する凹部６２ａが形成されており、本体ボディー６１から流れてきた正孔輸送材料８を流路管６３の一方端に導く。また、このフランジ６２には、流路管６３の他方端に対応して凹部６２ｂが形成されており、流路管６３を流れ出てきた正孔輸送材料８を本体ボディー６１の内部流路６１ｃに向けて導いている。この内部流路６１ｃは、同図に示すように、本体ボディー６１の他方側面に設けられた流出口６１ｄに連通されている。このため、制御部５２からの指令ｄ〜ｆにしたがってポンプＰが作動すると、正孔輸送材料８が流入口６１ａ−内部流路６１ｂ−凹部６２ａ−流路管６３−凹部６２ｂ−内部流路６１ｃ−流出口６１ｄという流通経路に沿って流れ、フィルタＦに送られる。
【００２０】
また、この熱式流量計６０では、流路管６３の略中央部にコイル状の加熱・感熱コイル６４が密着した状態で嵌装されている。この加熱・感熱コイル６４には、流量演算回路６５が電気的に接続されている。そして、制御部５２からの指令に応じて流量演算回路６５から加熱・感熱コイル６４に電力を供給して加熱・感熱コイル６４を発熱させ、この加熱・感熱コイル６４の発熱により流路管６３を流れる正孔輸送材料８を加熱するようになっている。また、加熱・感熱コイル６４に接続された流量演算回路６５によって上流側および下流側温度差を検出し、その温度差、加熱量、ならびに比熱や熱容量などの正孔輸送材料８の物性データに基づき正孔輸送材料８の流量（質量流量）を求める。そして、その計測値ａ〜ｃが熱式流量計６０から制御部５２に与えられる。
【００２１】
なお、同図中における符号６６は加熱・感熱コイル６４の回りを覆う断熱材であり、また符号６７は蓋である。
【００２２】
上記の構成された塗布装置では、正孔輸送材料８の塗布処理を施す前の基板２がステージ４０に載置されると、制御部５２が装置各部からの検出値などに基づき装置各部に動作指令を与えて以下のようにして正孔輸送材料８を基板２に設けられた溝部に塗布する。
【００２３】
まず、制御部５２からのマーク撮像指令に応じて、位置合わせマーク検出部４４がステージ４０上に載置された基板２の四隅の位置合わせマークをそれぞれ撮像し、その画像データを制御部５２に出力する。これを受けた制御部５２はその画像データに基づいて位置合わせマークの位置を算出し、さらに塗布のスタートポイントを算出する。そして、制御部５２からの移動指令に応じてステージ移動機構部４２とノズル移動機構部５０が作動してノズル４６ａ〜４６ｃをスタートポイントに位置決めする。これによって、３つのノズル４６ａ〜４６ｃが３つの溝部に１対１で位置決めされる。
【００２４】
こうして塗布を開始することができる状態になると、制御部５２は、各ノズル４６ａ〜４６ｃから基板２上の溝部への正孔輸送材料８の流し込み開始を各ポンプＰに指示するとともに、正孔輸送材料８を基板２上の溝部に沿わせながら該溝部に流し込むようにノズル４６ａ〜４６ｃを図１紙面の垂直方向に移動させる。これによって、正孔輸送材料８が同時に３つの溝部に流し込まれていく。そして、ノズル４６ａ〜４６ｃが溝部の端部にまで移動してくると、各ポンプＰに対して停止指令が与えられて各ノズル４６ａ〜４６ｃから基板２上の溝部への正孔輸送材料８の流し込みが停止されるとともに、ノズル移動機構部５０に対して停止指令が与えられてノズル移動を停止させる。なお、制御部５２は、ストライプ状の溝部の各ポイントにおける正孔輸送材料８の塗布量が均一となるように、ノズル４６ａ〜４６ｃの移動速度に応じてその塗布量を制御するようにしている。このようにして、三列分の溝部への正孔輸送材料８の塗布が完了する。また、溝部の正孔輸送層１４上に流し込まれた正孔輸送材料８は、自己の粘性によってこの溝部に拡がるように流動してレベリングされ、均一な厚みの正孔輸送材料８が形成されている。また、溝部に流し込まれた正孔輸送材料８の厚みは、各熱式流量計６０からの計測値ａ〜ｃに基づきノズル４６ａ〜４６ｃに送り込む正孔輸送材料８の流量を制御することで高精度に調整可能となっている。
【００２５】
以上のように、この実施形態によれば、熱式流量計６０によってポンプＰからノズルに送り出される正孔輸送材料８を制御しているが、特に熱式流量計６０の流路管６３をガラス状炭素で形成されているため、次のような作用効果が得られる。まず第１に、正孔輸送材料８の流通経路である流路管６３には金属材料が含まれない、あるいは含まれていたとしても問題とならない程度の極微量である。したがって、正孔輸送材料８が流路管６３内を流通している間に、正孔輸送材料８に金属イオンが混入するのを確実に防止することができる。もちろん、流路管６３以外の流通経路における金属イオンの混入を防止すべく、本体ボディー６１およびフランジ６２はポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）などの樹脂材料で形成されている。したがって、Ｎａ＋（ナトリウムイオン）やＳＯ４２−（硫酸イオン）等の金属イオンフリーで正孔輸送材料８の流量を計測することが可能となっている。
【００２６】
また、流路管６３はガラス状炭素で形成されており、その熱伝導率は７（Ｗ／ｍＫ）程度であるため、加熱・感熱コイル６４による正孔輸送材料８の加熱および温度検出が可能となっている。そして、本願発明者により種々の実験や検証などを行ったところ、十分な精度で流量測定が可能となっていることが確認された。また、正孔輸送材料８はｐＨ２程度の強酸処理液であるため、「発明が解決しようとする課題」の項で説明したように従来装置では正孔輸送材料８による流路管６３の腐食が大きな問題となるが、上記実施形態では耐有機溶剤性、耐食性、耐酸性などに優れたガラス状炭素で流路管６３を形成したことで、この問題を解消することができた。すなわち、この実施形態の第２の作用効果として、正孔輸送材料８の流量を正確に計測することが可能となるという作用効果が得られる。その結果、この熱式流量計６０による計測結果に基づきノズルへの正孔輸送材料８の供給量を制御することで、優れた精度で基板２に対して正孔輸送層の塗布処理を行うことができる。
【００２７】
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、被計測流体たる正孔輸送材料８の全部を流路管６３に流して流量計測を行っているが、一部のみを流路管６３に導いて流量計測を行う、いわゆるバイパス方式の熱式流量計を用いてもよい。ただし、上記実施形態のごとく正孔輸送材料８の全部を流路管６３に流して流量計測を行うことで、「課題を解決するための手段」の項で説明した作用効果（ｉ）および（ｉｉ）が得られ、より好適である。
【００２８】
また、上記実施形態では、処理液として正孔輸送材料８を基板２に塗布する基板処理装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、処理液を基板に与えて所定の処理を施す基板処理装置全般に適用することができる。例えば、有機ＥＬ材料を基板に与えて基板上に有機ＥＬ層を形成する有機ＥＬ塗布装置に対して本発明を適用することができる。
【００２９】
また、上記実施形態では、熱式流量計６０からの計測値に基づき制御部５２がポンプＰを制御することでノズルへの正孔輸送材料８（処理液）の供給量を制御しているが、熱式流量計の代わりに質量流量制御器を配置するようにしてもよい。この質量流量制御器としては、この発明にかかる熱式流量計と、熱式流量計の流出口側に設けた制御バルブとを設け、熱式流量計の計測結果に基づき制御バルブを制御することでノズルに供給する正孔輸送材料８の供給量を制御するものを採用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、この発明にかかる基板処理装置によれば、熱式流量計の流路管をガラス状炭素で形成しているため、流路管を流通する処理液に金属イオンが混入するのを確実に防止することができる。また、ガラス状炭素が耐有機溶剤性、耐食性、耐酸性などに優れていることから、処理液により流路管が腐食されず、処理液の流量を正確に計測することが可能となる。その結果、この熱式流量計による計測結果に基づきノズルへの処理液の供給量を制御することで、優れた精度で基板に対して所定の処理を行うことができる。
【００３１】
また、この発明にかかる熱式流量計によれば、流路管をガラス状炭素で形成しているので、処理液が流路管内を流通している間に金属イオンが処理液に混入するという従来の熱式流量計が抱えていた問題を解消することができる。また、ガラス状炭素が耐有機溶剤性、耐食性、耐酸性などに優れていることから、処理液により流路管が腐食されず、処理液の流量を正確に計測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の基板処理装置に装備された熱式流量計の一実施形態を示す図である。
【符号の説明】
２…基板
８…正孔輸送材料（処理液）
４６ａ〜４６ｃ…ノズル
５２…制御部（制御手段）
６０…熱式流量計
６３…流路管
Ｐ…ポンプ（処理液送出手段）
【図１】
2004355815.tif 000003
【図２】
2004355815.tif 000004