(57)【要約】【課題】この発明はヘッドのノズルから基板に塗布される溶液の塗布パターンを精度よく制御できるようにした塗布装置を提供することにある。【解決手段】所定方向に搬送される基板に溶液を所定の塗布パターンで塗布する溶液の塗布装置において、上記溶液をインクジェット方式によって吐出する多数のノズル１６を有するヘッド９と、このヘッドの各ノズルから溶液を間欠的に吐出させる駆動部２０と、上記ヘッドに設けられたノズルの座標データが記憶され、その座標データと溶液の塗布パターンとに基いて上記駆動部の駆動を制御して上記ノズルから基板へ溶液を吐出させる制御装置２１とを具備する。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に搬送される基板に溶液を所定の塗布パターンで塗布する溶液の塗布装置において、
上記溶液をインクジェット方式によって吐出する多数のノズルを有するヘッドと、
このヘッドの各ノズルから溶液を間欠的に吐出させる駆動部と、
上記ヘッドに設けられたノズルの座標データが記憶され、その座標データと溶液の塗布パターンとに基いて上記駆動部の駆動を制御して上記ノズルから基板へ溶液を吐出させる制御装置と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布装置。
【請求項２】
上記制御装置は、上記駆動部によって吐出される溶液の量が多いノズルからの吐出回数を減少させることを特徴とする請求項１記載の溶液の塗布装置。
【請求項３】
上記制御装置は、上記塗布パターンの外周縁を除く部分で吐出量の多いノズルからの溶液の吐出回数を減少させることを特徴とする請求項１記載の溶液の塗布装置。
【請求項４】
複数のヘッドを有し、これらヘッドは千鳥状に配置されていて、上記制御装置は、各ヘッドのノズルの座標データを千鳥状の配置状態と逆の状態に補正して使用することを特徴とする請求項１記載の溶液の塗布装置。
【請求項５】
上記制御装置は、上記基板への上記溶液の塗布パターンを、上記溶液が乾燥することによって変化する形状を予め補正したパターンに設定することを特徴とする請求項１記載の溶液の塗布装置。
【請求項６】
上記基板の上記溶液が塗布される部分には、上記溶液に対する撥水性の異なる複数の膜が設けられていて、上記制御装置は、溶液の塗布パターンを複数の膜の撥水性の違いに応じて補正することを特徴とする請求項１記載の溶液の塗布装置。
【請求項７】
ヘッドに設けられた多数のノズルから溶液をインクジェット方式によって吐出させて所定方向に搬送される基板に所定の塗布パターンで塗布する溶液の塗布方法において、
上記ノズルの座標データを記憶させ、この座標データと、上記基板に塗布される溶液の塗布パターンとに基いて上記各ノズルからの溶液の吐出を制御することを特徴とする溶液の塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はノズルから溶液を吐出して基板に所定の塗布パターンで塗布する塗布装置及び塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、ガラス基板や半導体ウエハなどの基板に回路パターンを形成するための成膜プロセスがある。このプロセスでは、基板の板面にたとえば配向膜やレジストなどの機能性薄膜が形成される。
【０００３】
基板に機能性薄膜を形成する場合、この機能性薄膜を形成する溶液をノズルから吐出して基板の板面に塗布するインクジェット方式の塗布装置が用いられる。この塗布装置は、基板を搬送する搬送テーブルを有しており、この搬送テーブルの上方には、上記ノズルが形成された複数のヘッドが基板の搬送方向とほぼ直交する方向に沿って並設されている。各ヘッドには供給管を介して接続された溶液タンクから溶液が供給される。それによって、所定方向に搬送される基板の上面にノズルから吐出された溶液が塗布される。
【０００４】
上記基板には上記溶液を所定の塗布パターンで塗布することが要求される。そのため、従来は基板が所定の位置から所定の距離を搬送される間、塗布パターンの幅寸法に対応する数のノズルから溶液を吐出させるようにしている。それによって、上記基板には格子状に配置された多数のドットからなる溶液によって所定の塗布パターン、通常は矩形状の塗布パターンされるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
基板に塗布される溶液の塗布パターンの幅寸法に応じて溶液を吐出させるノズルの数を設定し、その数で基板が所定の位置から所定の距離を搬送される間、溶液を吐出させるようにした場合、確かに溶液を矩形状の塗布パターンで塗布することは可能である。しかしながら、ヘッドに形成された多数のノズルからの溶液の吐出量は、ヘッドに接続された溶液の供給管の接続位置やヘッドから溶液を流出させる排液管の接続位置などによってばらつきが生る。
【０００６】
そのため、基板に塗布された溶液の塗布パターン内において、溶液の供給量にばらつきが生じるから、その溶液を乾燥させることによって形成される機能性薄膜の膜厚が一定にならないということがあったり、塗布パターンの周辺部における溶液の供給量が極端に多い場合などには、塗布パターンから溶液がはみ出し、塗布パターンの形状が損なわれるということがある。
【０００７】
この発明は、ヘッドに形成された多数のノズルから溶液を基板に吐出して所定の塗布パターンで塗布する場合、その塗布パターン内における溶液の供給量をほぼ均等にできるようにした溶液の塗布装置及び塗布方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、所定方向に搬送される基板に溶液を所定の塗布パターンで塗布する溶液の塗布装置において、
上記溶液をインクジェット方式によって吐出する多数のノズルを有するヘッドと、
このヘッドの各ノズルから溶液を間欠的に吐出させる駆動部と、
上記ヘッドに設けられたノズルの座標データが記憶され、その座標データと溶液の塗布パターンとに基いて上記駆動部の駆動を制御して上記ノズルから基板へ溶液を吐出させる制御装置と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布装置にある。
【０００９】
上記制御装置は、上記駆動部によって吐出される溶液の量が多いノズルからの吐出回数を減少させることが好ましい。
【００１０】
上記制御装置は、上記塗布パターンの外周縁を除く部分で吐出量の多いノズルからの溶液の吐出回数を減少させることが好ましい。
【００１１】
複数のヘッドを有し、これらヘッドは千鳥状に配置されていて、上記制御装置は、各ヘッドのノズルの座標データを千鳥状の配置状態と逆の状態に補正して使用することが好ましい。
【００１２】
上記制御装置は、上記基板への上記溶液の塗布パターンを、上記溶液が乾燥することによって変化する形状を予め補正したパターンに設定することが好ましい。
【００１３】
上記基板の上記溶液が塗布される部分には、上記溶液に対する撥水性の異なる複数の膜が設けられていて、上記制御装置は、溶液の塗布パターンを複数の膜の撥水性の違いに応じて補正することが好ましい。
【００１４】
この発明は、ヘッドに設けられた多数のノズルから溶液をインクジェット方式によって吐出させて所定方向に搬送される基板に所定の塗布パターンで塗布する溶液の塗布方法において、
上記ノズルの座標データを記憶させ、この座標データと、上記基板に塗布される溶液の塗布パターンとに基いて上記各ノズルからの上記溶液の吐出を制御することを特徴とする溶液の塗布方法にある。
【００１５】
この発明によれば、ヘッドに設けられた多数のノズルの位置を座標データとし、その座標データと溶液の塗布パターンとによって、各ノズルごとに溶液の吐出回数を制御すれば、塗布パターン内に溶液を均等に塗布したり、塗布パターンの外形を所定形状に整えるなどのことが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の一実施の形態を説明する。図１と図２に示すこの発明の塗布装置は、ほぼ直方体状のベース１を有する。このベース１の下面の所定位置にはそれぞれ脚２が設けられており、上記ベース１を水平に支持している。
【００１７】
上記ベース１の上面の幅方向両端部には、長手方向に沿ってそれぞれ取付け板３が設けられている。これら取付け板３の上記ベース１の幅方向内方の一端部には長手方向に沿ってそれぞれガイド部材４が設けられている。これらガイド部材４の上面側には、ほぼ矩形板状の搬送テーブル５が、その下面両側に平行に設けられた断面ほぼＬ字状のスライド部材６を介してスライド可能に支持されている。
【００１８】
上記搬送テーブル５には図示しない駆動装置が接続されており、この駆動装置を作動することによって、上記搬送テーブル５を上記ガイド部材４に沿って駆動できるようになっている。
【００１９】
上記搬送テーブル５の上面には静電チャックや吸引チャックなどの保持手段によって例えば液晶表示装置に用いられるガラス基板などの基板Ｗが着脱可能に保持される。基板Ｗは上記搬送テーブル５の上面に保持されることで、上記ベース１の長手方向に沿って搬送される。
【００２０】
上記ベース１の長手方向中途部には上記一対のガイド部材４を跨ぐように門型の支持体７が立設されている。この支持体７の上側には角柱からなる取付け部材８が水平に渡設されており、この取付け部材８の一側面にはインクジェット方式の複数のヘッド９が基板Ｗの搬送方向に対して千鳥状に二列で配置されている。この実施の形態では、たとえば図５と図６（ａ）に示すように７つのヘッド９が二列で千鳥状に配置されている。
【００２１】
図３と図４に示すように、上記各ヘッド９はヘッド本体１１を備えている。ヘッド本体１１は上面側から下面側に連通する開口部１２を有しており、その下面開口は可撓板１３によって閉塞されている。上記可撓板１３はノズルプレート１４によって覆われている。それによって、上記ヘッド本体１１の下面側には可撓板１３とノズルプレート１４との間に液室１５が形成されている。
【００２２】
上記ヘッド本体１１の長手方向一端部には上記液室１５に連通する供給孔１７が形成されている。この供給孔１７からは、上記液室１５に例えば配向膜やレジストなどの機能性薄膜を形成する溶液が供給管１７ａを通じて供給される。それによって、上記液室１５内は溶液で満たされるようになっている。
【００２３】
図４に示すように、上記ノズルプレート１４には、ヘッド本体１１の長手方向と直交する幅方向ほぼ中心部、つまり基板Ｗの搬送方向に直交する方向に沿って複数のノズル１６が千鳥状に穿設されている。図３に示すように、上記可撓板１３の上面には、それぞれノズル１６に対向して圧電素子１８が設けられている。
【００２４】
そして、複数のヘッド９は、各ヘッド９のノズルプレート１４に千鳥状に形成されたノズル１６が基板Ｗの搬送方向と直交する幅方向に沿って一定間隔となるよう、図６（ａ）に示す所定の重ね代Ｌで二列で千鳥状に配置されている。それによって、基板Ｗの搬送方向と直交する幅方向全長において、隣り合うヘッド９のノズルプレート１４に形成されたノズル１６の間隔が一定に設定される。
【００２５】
上記各圧電素子１８には上記開口部１２内に設けられた駆動部２０を介して駆動電圧が供給される。それによって、駆動された圧電素子１８と対応位置するノズル１６から搬送テーブル５上の基板Ｗに溶液が吐出される。
【００２６】
図３に示すように、上記ヘッド本体１１の長手方向他端部には上記液室１５に連通する回収孔１９が形成されている。この回収孔１９からは上記液室１５に供給された溶液が排液管１９ａを通じて回収される。すなわち、上記各ヘッド９は上記液室１５に供給された溶液を各ノズル１６から噴射させるだけでなく、上記液室１５内を循環させて上記回収孔１９から回収されるようになっている。
【００２７】
図５に示すように、各ヘッド９に設けられた駆動部２０は制御装置２１によって駆動が制御される。すなわち、上記制御装置２１には、複数のヘッド９に形成された各ノズル１６のＸ、Ｙ座標が記憶されている。各ノズル１６のＸ、Ｙ座標は、例えば各ヘッド９を取付け部材８に取付けた後、そのヘッド９の取付け位置に基いて設定される。なお、図５では駆動部２０をヘッド９から分離して示しているが、この実施の形態では上記駆動部２０は図３に示されるようにヘッド９内に収容されている。
【００２８】
上記制御装置２１は記憶された各ノズル１６の座標と、基板Ｗに塗布される溶液の塗布パターンＰとに基いて上記駆動部２０の駆動を制御し、溶液を吐出させるノズル１６に対応する圧電素子１８を作動させるようになっている。
【００２９】
基板Ｗへ溶液の吐出を開始させるタイミングと、吐出を終了させるタイミングとは、図１に示すように搬送テーブル５によってヘッド９の下方に搬送されてきた基板Ｗの先端位置と、ヘッド９の下方を通過し手所定の位置に到達した基板Ｗの先端位置とをそれぞれ第１、第２のセンサ２３，２４によって検知し、その検知信号によって制御される。
【００３０】
上記圧電素子１８が１回作動することで、各ヘッド９の各ノズル１６から吐出される溶液の量は予め測定されている。各ヘッド９において、供給孔１７に近い位置にあるノズル１６と、回収孔１９に近い位置にあるノズル１６からは、上述したようにヘッド９の幅方向中央部分に位置する他のノズル１６よりも溶液の吐出量が多くなる傾向にある。
【００３１】
基板Ｗを所定の速度で搬送しながら、各ヘッド９のノズル１６から溶液を所定のタイミングで吐出させると、上記基板Ｗにはドット状の溶液が行列状に吐出されることになる。
【００３２】
図６（ａ）に示すように、複数のヘッド９は千鳥状に配置されており、制御装置２１に記憶された各ヘッド９ごとのノズル１９のＸ、Ｙ座標もヘッド９の配置状態と同じ千鳥状に記憶されている。
【００３３】
そのため、基板Ｗに溶液を矩形状に塗布する場合には、制御装置２１に記憶された各ヘッド９のノズル１９のＸ、Ｙ座標を、この制御装置２１に内蔵された図示しない変換部によって千鳥状の配置状態と逆の状態、つまり各ヘッド９が一列に配置された状態に座標変換し、その変換座標に基いて各ヘッド９のノズル１９からの溶液の吐出のタイミングを制御する。
【００３４】
それによって、それぞれのヘッド９から吐出される溶液は図６（ｂ）に示すように全体として矩形状の塗布パターンＰで塗布され、図６（ｃ）に示すようにヘッド９の配置状態に対応して各ヘッド９のパターンＰｈごとに千鳥状にずれて塗布されるのが防止される。
【００３５】
１つのヘッド９の複数のノズル１６から基板Ｗに吐出される溶液の分布を考えると、上述した理由によってヘッド９の長手方向の両端部分への溶液の供給量が中央部分に比べて多くなる。したがって、予め測定された各ノズル１６からの溶液の吐出量に基き、溶液の吐出量が多いノズル１６からの吐出回数を間引くようにする。
【００３６】
たとえば、図７に示すように１つのヘッド９の幅方向（この方向を列方向とする）に配置された各ノズル１６から溶液を基板Ｗの搬送方向（この方向を行方向とする）に沿って所定ピッチで１２回吐出させて塗布パターンＰｈを形成する場合を考える。その場合、ｎ１  に対応する列方向の両端に溶液を供給するノズル１６からの吐出回数は、１２回のうちの６回間引くようにする。同様に、幅方向内方へ２列目のｎ２  に対応するノズル１６からの吐出回数は４回間引き、ｎ３で示す３列目に対応するノズル１６からの吐出回数は３回間引き、さらにｎ４で示す４列目に対応するノズル１６からの吐出回数は２回間引くようにする。
【００３７】
それによって、ヘッド９の列方向に位置する複数のノズル１６から吐出される溶液の量に差があっても、その差に応じてノズル１６から吐出回数を間引き、基板Ｗに形成されるドットｄの数を変えるため、溶液を１つのヘッド９が形成する塗布パターンＰｈにおいてほぼ均一な量で供給することができる。したがって、基板Ｗには膜厚の均一な機能性薄膜を形成することができる。
【００３８】
図７に示すように所定箇所が間引かれた行列状のドットｄによって溶液を基板Ｗに塗布パターンＰｈで塗布し、複数のヘッド９の塗布パターンＰｈを並べて図６（ｂ）に示す矩形状の塗布パターンＰを形成する場合、塗布パターンＰの外周縁を形成するドットｄを間引くと、塗布後に溶液を乾燥させて形成される機能性薄膜の外周縁の形状が直線状にならなくなることがある。つまり、塗布パターンＰの外形精度が損なわれることがある。
【００３９】
そこで、制御装置２１からの制御信号によって図６（ｂ）に示す矩形状の塗布パターンＰを形成する場合、その塗布パターンＰの外周縁の全周を形成するドットｄを間引かずにノズル１６から溶液を吐出させる。それによって、塗布パターンＰの外周縁の直線形状を維持できるから、溶液を乾燥させることによって形成される機能性薄膜の外形状の精度も確保することが可能となる。
【００４０】
塗布パターンＰの外周縁の形状を整えるため、１つのヘッド９が形成する塗布パターンＰｈにおいて、図８にｎ１  で示す幅方向一列目への溶液の吐出回数を間引かないようにすると、その分だけ、塗布パターンＰ（Ｐｈ）の外周縁部に供給される溶液の量が多くなる。
【００４１】
したがって、その場合には、図８にｎ２  で示す２列目、ｎ３  で示す３列目、ｎ４  で示す４列目を形成するドットｄの間引き回数を図７に示す場合よりも、例えば１回づつ多くするよう制御装置２１によってノズル１６からの溶液の吐出回数を制御する。
【００４２】
それによって、塗布パターンＰの外周縁の形状精度を維持しながら、塗布パターンＰの外周縁部に供給される溶液の量が過剰になるのを防止することができる。なお、必要に応じて５列目ｎ５  以降のドットｄを間引くようにしてもよい。
【００４３】
図９（ａ）に示すように、基板Ｗに溶液を所定の塗布パターンＰで塗布して平坦化した後、その溶液を焼成して乾燥させることで機能性薄膜が形成されることになる。溶液を焼成すると、溶液中の溶媒が蒸発するなどの原因によって図９（ｂ）に示すように機能性薄膜の形状Ｓが溶液の塗布パターンＰの形状に比べて小さく変形する。その変形量は予め実験的に求めることが可能である。
【００４４】
したがって、基板Ｗに溶液を塗布する際、制御装置２１によって図９（ｃ）に示すように溶液の焼成に伴う変形量を補正した塗布パターンＨで溶液を塗布すれば、図９（ｃ）に鎖線で示すように焼成後に形成される機能性薄膜のパターンＰ１  を所望する形状精度とすることができる。
【００４５】
基板Ｗが液晶表示パネルに用いられるガラス基板の場合、図１０（ａ）に示すように基板Ｗにはクロム膜３１上にＩＴＯ膜３２が重なって形成されている部分がある。クロム膜３１とＩＴＯ膜３２とでは溶液に対する撥水性が異なる。すなわち、ＩＴＯ膜３２の方がクロム膜３１よりも溶液に対する撥水性が高い。そのため、基板Ｗ上に溶液を塗布すると、図１０（ｂ）に示すように塗布パターンＰにはＩＴＯ膜３２の部分にクロム膜３１の部分よりも基板Ｗの内方へ凹んだ凹部３３が形成される。
【００４６】
したがって、クロム膜３１にＩＴＯ膜３２が重合した部分に溶液を塗布する場合には、制御装置２１によって溶液の塗布形状を制御し、図１０（ｃ）に示すように塗布パターンＰに、クロム膜３１の部分で溶液が内方へ凹む分だけ外方へ突出した凸部３４を形成する。
【００４７】
それによって、塗布後の溶液の塗布パターンＰは図１０（ｄ）に示すようにクロム膜３１上に塗布された箇所と、ＩＴＯ膜３２上に塗布された箇所とがほぼ直線状になるから、基板Ｗに撥水性の異なる膜が形成されていても、塗布パターンＰの外周縁に凹凸が生じるのを防止することができる。
【００４８】
以上のように、基板Ｗに溶液を塗布するに際し、制御装置２１に複数のヘッド９に形成されたノズル１６のＸ、Ｙ座標を記憶させ、その座標と基板Ｗに形成するパターンＰとに基づいて上記各ノズル１６からの溶液の吐出を制御するようにした。
【００４９】
そのため、基板Ｗに塗布される溶液の塗布パターンを、制御装置２１によって所望する形状に精度よく制御することが可能となる。
【００５０】
しかも、各ヘッド９に形成された複数のノズル１６からの溶液の吐出量が異なっても、制御装置２１によって吐出回数を制御することで、塗布パターンＰ内における溶液の供給量を均一にすることが可能となる。それによって、基板Ｗに厚さの均一な機能性薄膜を形成することができる。
【００５１】
なお、この発明は上記一実施の形態に限られるものでなく、例えば基板に形成する塗布パターンの形状は矩形状に限られず、他の形状であってもよく、どのようなパターン形状であっても、ノズルから基板上に吐出される溶液がなすドットの配置を制御装置によって制御することで溶液を塗布することが可能である。
【００５２】
基板としては液晶表示パネルのガラス基板に限られず、半導体ウエハであっても、同様にこの発明を適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、ヘッドに設けられた多数のノズルの位置を座標データとして記憶し、その座標データと溶液の塗布パターンとに基いて各ノズルからの溶液の吐出を制御するようにした。
【００５４】
そのため、たとえば各ノズルからの溶液の所定時間内における吐出回数を制御するなどのことによって塗布パターン内に溶液をほぼ均一な部分布状態で塗布したり、パターンの外形を所定形状に整えることなどが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示す塗布装置の概略的構成を示す正面図。
【図２】塗布装置の側面図。
【図３】ヘッドの縦断面図。
【図４】ヘッドの下面図。
【図５】各ヘッドのノズルから溶液を吐出させるための制御回路図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）ヘッドの配置状態と基板に塗布された溶液のパターンを示す説明図。
【図７】１つのヘッドの複数のノズルから吐出供給される溶液の量をパターン内に均一に供給するための説明図。
【図８】溶液の塗布パターンの外周縁の形状を整えながら外周縁部に供給される溶液の量が過剰にならないようにするための説明図。
【図９】焼成されたパターンの形状精度を得るための説明図。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は基板に異なる撥水性の膜が形成されている場合の溶液の塗布方法の説明図。
【符号の説明】
９…ヘッド、１６…ノズル、２０…駆動部、２１…制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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