(57)【要約】【課題】    ガントリータイプ精密テーブルは、近年大型化されつつあるガラスが使用されるフラットパネルディスプレーの分野において、検査、樹脂塗布等に使用される。【解決手段】近年製品として、代表となる液晶パネルのサイズが逐次大型化し且つコストの低減化要求も強くなり、材料の生ガラスそのもののサイズが逐次大型化して来た。その大型化したガラスへの塗布工程において、ガントリータイプの塗布装置が発展して来たが、その塗布に関する速度ムラに起因する塗布ムラを回避する方法として、ゲイン切替制御技術、クロスカップリング制御技術を用いてそのガントリーの速度ムラ、左右の偏差の小値化およびオーバーシュートの回避策を得、塗布ムラを最小化することができた。【選択図】          図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横木で連動された個々に独立の左右の支柱、脚から構成されたガントリータイプの塗布装置において、ガントリーの移動に際しクロスカップリング方法を用いて制御することを特徴とするガントリータイプの塗布装置の制御方法。
【請求項２】
横木で連動された個々に独立の左右の支柱、脚から構成されたガントリータイプの塗布装置において、ガントリーの移動に際しゲイン切替方法を用いて制御することを特徴とするガントリータイプの塗布装置の制御方法。
【請求項３】
横木で連動された個々に独立の左右の支柱、脚から構成されたテーブル可動タイプの塗布装置において、テーブルの移動に際しゲイン切替方法を用いて制御することを特徴とするテーブルタイプの塗布装置の制御方法。
【請求項４】
横木で連動された個々に独立の左右の支柱、脚から構成された塗布装置において、ガントリーの移動に際しクロスカップリング方法および／またはゲイン切替方法を用いて制御することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のガントリータイプの塗布装置の制御方法。
【請求項５】
横木で連動された個々に独立の左右の支柱、脚から構成されたガントリータイプの塗布装置において、ガントリの移動に際しクロスカップリング方法を用いて制御することを特徴とするガントリータイプの塗布装置。
【請求項６】
横木で連動された個々に独立の左右の支柱、脚から構成されたガントリータイプの塗布装置において、ガントリの移動に際しゲイン切替装置を用いて制御することを特徴とするガントリータイプの塗布装置。
【請求項７】
横木で連動された個々に独立の左右の支柱、脚から構成されたテーブル可動タイプの塗布装置において、テーブルの移動に際しゲイン切替方法を用いて制御することを特徴とする塗布装置。
【請求項８】
横木で連動された個々に独立の左右の支柱、脚から構成されたガントリータイプの装置において、ガントリーの移動に際しクロスカップリング方法および／またはゲイン切替方法を用いて制御することを特徴とする請求項５または請求項６のいずれかに記載のガントリータイプの塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
横木で連動された個々に独立の左右の支柱、脚から構成されたガントリータイプおよび／またはテーブル可動タイプの塗布装置の制御方法およびその塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガントリータイプ精密テーブルは近年大型化されつつある材料のガラスが使用されるフラットパネルディスプレーの分野において、検査や樹脂塗布等に使用される。例えば、液晶用塗布装置を例にとると、液晶パネルを製造する際、アレイ工程でレジストを塗布し、露光、現像を繰り返す工程において該ガラスの上にコーティング樹脂を塗布するために、今まで対象となるガラスサイズが比較的小さかった為、例えば、第五世代（ガラスサイズ約１１００ｍｍ×１３００ｍｍ）まではガラスそのものを回転させて、樹脂を均一に塗布するいわゆるスピンコーター方式が主流であった。
【０００３】
近年製品としての液晶パネルのサイズが大型化し且つコストの低減化要求も強くなり、材料のガラスそのもののサイズが逐次大型化して来た。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２３４３９号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記理由により、材料のガラスそのもののサイズが逐次大型化して来た。この為、材料のガラスを回転させて樹脂を均一に塗布する手法の採用が難しくなった。ガラスサイズの大型化に伴なって、前記の様に装置が大型化し、第七世代（ガラスサイズが約１８５０ｍｍ×２１００ｍｍ）からは、ガラスをテーブルの上に固定し、ガラスに樹脂を塗布するスリット・ダイを搭載しガントリーを移動させながら塗布するガントリー方法が提唱されてきた。
【０００６】
従来は、図１に示す様に、横木と左右の支柱、脚で構成されたガントリータイプの塗布装置において、図２に示す様に、左右独立制御方式が用いられ、左右各々にリニアーサーボモーターを設けて個々に別々のコントローラーを用いて駆動する方式が採用されていた。
【０００７】
その制御方式では、図３に示す様に、第１軸の指令座標に対して、その値から第１軸の現在位置座標を減じたものにＫＰ（位置ループゲイン）を乗じる。その値に第１軸の指令座標を微分したフィード・フォワード入力を加え、さらに現在速度を減じたものにＫＶ（速度ループゲイン）を乗じたものがＦ（モーター出力）である。
【０００８】
図２に示す様に、ガントリーの左右各々のＦ（モーター出力）をサーボモーターの伝達関数ＧＭ（ｓ）へ付加し、サーボモーターの出力を用いてガントリーを駆動させる方式を用いていた。
【０００９】
（１）ところで、図４に示す様に、定速度に達して塗布している時に速度ムラが大きいと塗布ムラが生じる。この場合、通常、図３に示す位置ループゲイン（ＫＰ）の値を大きくすると、速度ムラは改善されるが、当初から高い位置ループゲインを用いてリニアーサーボモーターをスタートさせることは、サーボ系に振動を起こさせる要因となり、安定したガントリーの移動速度が得られず、求められる均一の塗布精度は得られなかった。
【００１０】
（２）また、当該装置を用いて、塗布をする場合、一般的には、速度が目標値の定速度に達してから塗布を開始するのが好ましいが、この方法だと所定の定速に到達するのに時間がかかり、且つ、ガントリーの振動が収束するまでの時間が経過した後、塗布を開始しなくては、所定の品質を得られないとのことから、効率も悪く、所定の速度に達するまでガントリが移動している間塗布できないエリアを必要とし、テーブル自身のサイズも大きく取らなくてはならないという問題があった。
【００１１】
而して、寸法的にも、稼動時間的にも効率を良くするためには、往々にして、ガントリーが定速に到達する以前に塗布開始できればという強い要望があるが、この場合、下記するような問題点が存在する。
【００１２】
（２）−１、図５に示す様に、定速到達時に塗布装置のガントリー部のイナーシャ（慣性力）により、速度のオーバーシュートが発生し、塗布装置のスリットダイ部分に振動をもたらし、塗布ムラを生じる。
【００１３】
（２）−２、図６に示す様に、ガントリータイプの塗布装置の場合、左右のガントリーの支柱部分を独立に制御しているので、ガントリー部の起動時と定速度への到達前に左右の偏差が極大にあるいは極小となり、塗布開始時に塗布ムラを生じてしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の発明では、横木で連動された個々に独立の左右の支柱、脚から構成されたガントリータイプの塗布装置において、図７に示す様に、ガントリーの移動に際し、クロスカップリング方法を用いることを提案している。
【００１５】
クロスカップリング方法を用いることにより、ガントリーの左右の支柱の速度偏差を抑えることができ、塗布装置テーブル上のガラスに塗布ムラの無い塗布を可能とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、横木で連動された個々に独立の左右の支柱、脚から構成されたガントリータイプの塗布装置において、ガントリーの移動に際し、最初は低い位置ゲインを用いてスタートさせ、ある程度の速度に達したところで、高い位置ゲインに切り替えるゲイン切替制御方法を用いることにより、加速過程でサーボ系に大きな振動を与えず、定速度に到達した段階でもガントリーの速度ムラを生じず、安定した状態での塗布を可能とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明と同様、ワークのガラスの寸法がある寸法以下の場合においては、請求項２に記載の発明とは異なり、塗布時にガントリーを移動するのでは無く、テーブルを移動する機構の塗布装置においても、請求項２において記載されている、横木で連動された個々に独立の左右の支柱、脚から構成されたガントリータイプの塗布装置において、テーブルの移動に際し、最初は低い位置ゲインを用いてスタートさせ、ある程度の速度に達したところで、高い位置ゲインに切り替えるゲイン切替制御方法を用いることにより、加速過程でサーボ系に大きな振動を与えず、定速度に到達した段階でもテーブルの速度ムラを生じず、安定した状態での塗布を可能とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の発明に記載のゲイン切替方法および／またはクロスカップリング方法を用いてガントリータイプの塗布装置の制御をおこない、前記の問題を解決する手段として、上記（１）に記載の問題を解決する為に、最初は低い位置ゲインを用いてスタートさせ、ある程度の速度に達したところで、高い位置ゲインに切り替えるゲイン切替制御方法を用いることにより、加速過程でサーボ系に大きな振動を与えず、定速度に到達した段階でもガントリーの速度ムラを生じず、安定した状態での塗布が可能となる。
【００１９】
同時にガントリーの左右の支柱の速度偏差を押える方法として、クロスカップリング制御をおこなうことにより、左右の偏差を少なくするという相乗効果を得ることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明による制御方法である、クロスカップリング方法による制御方法を用いた塗布装置であり、ガントリーの左右の支柱の速度偏差を抑えることができ、塗布装置テーブル上のガラスに塗布ムラの無い塗布を可能である塗布装置。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の発明による制御方法を用いることを特徴とするものである。横木で連動された個々に独立の左右の支柱、脚から構成されたガントリータイプの塗布装置において、ガントリーの移動に際し、最初は低い位置ゲインを用いてスタートさせ、ある程度の速度に達したところで、高い位置ゲインに切り替えるゲイン切替制御方法を用いることにより、加速過程でサーボ系に大きな振動を与えず、定速度に到達した段階でもガントリーの速度ムラを生じず、安定した状態での塗布が可能である塗布装置。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の発明による制御方法を用いることを特徴とするものであり、塗布時にガントリーを移動するのでは無く、テーブルを移動する機構の塗布装置においてテーブルの移動に際し、最初は低い位置ゲインを用いてスタートさせ、ある程度の速度に達したところで、高い位置ゲインに切り替えるゲイン切替制御方法を用いることにより、加速過程でサーボ系に大きな振動を与えず、定速度に到達した段階でもテーブルの速度ムラを生じず、安定した状態での塗布がを可能とする塗布装置。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項１，請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の発明に記載のゲイン切替方法および／またはクロスカップリング方法を用いてガントリータイプの塗布装置の制御をおこない、前記の問題を解決する手段として、上記（１）に記載の問題を解決する為に、最初は低い位置ゲインを用いてスタートさせ、ある程度の速度に達したところで、高い位置ゲインに切り替えるゲイン切替制御方法を用いることにより、加速過程でサーボ系に大きな振動を与えず、定速度に到達した段階でもガントリーの速度ムラを生じず、安定した状態での塗布が可能となる。また、同時にガントリーの左右の支柱の速度偏差を押える方法として、クロスカップリング制御をおこなうことにより、左右の偏差を少なくするという相乗効果を得ることができる。ということを特徴とする塗布装置。
【発明の効果】
【００２４】
近年製品として、代表となる液晶パネルのサイズが逐次大型化し且つコストの低減化要求も強くなり、材料のガラスそのもののサイズが逐次大型化して来た。その大型化したガラスへの塗布工程において、ガントリータイプの塗布装置が発展して来たが、その塗布に関する速度ムラに起因する塗布ムラを回避する方法として、ゲイン切替制御技術、クロスカップリング制御技術を用いてそのガントリーの速度ムラ、左右の偏差の小値化およびオーバーシュートの回避策を得、塗布ムラを最小化することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
ガントリータイプ塗布装置１の外観は図１に示される。その装置の概要は、石を素材とするテーブル１１の上にガラスを固定する。固定できるガラスのサイズは現在実施されているサイズで示すと約１８５０ｍｍ×２１００ｍｍである。ガラスの両サイドには石製のレール１０が配置され、レール１０の上をエアーベアリング７によって支えられた門型のガントリー２が前後に移動する。ガントリー２の上にはスリットダイ３が搭載され、スリットダイ３を保持する横木１２からコーティング樹脂が吐出される。ガントリー２の移動には可動子８、固定子９からなるリニアサーボモータ８，９が用いられ、リニアサーボモータ８，９は左右個々独立に配置されている。
【００２６】
また、リニアサーボモータ８，９に並列してリニアスケール６が配置され、現在のガントリー２の位置を検出する為に用いられている。リニアスケール信号はコントローラのカウンター回路に入力されている。
【００２７】
ガントリータイプ塗布装置に要求される項目としては、先ず速度ムラが上げられる。ガントリー２が定速で走行している時の速度ムラは少なければ少ないほど良いがおよそレンジで１．０％以下が望ましい。摺動抵抗が殆どないエアーベアリング７を用いた場合、速度ムラは計測分解能に近くなると推測する。
【００２８】
一般的に、計測分解能δｖは以下の式で与えられる。
【００２９】
δｖ＝±（Ｐ／（ｔ×ｖ））……………・(1)
但し      Ｐ：エンコーダ分解能
ｔ：計測時間  ｖ：速度      である。
【００３０】
(1) において、
Ｐ＝０．５μｍ/pulse, t=5ms, ｖ＝１００ｍｍ/sec
の条件の場合には、  δｖ＝±０．１％となる。
【００３１】
同じく (1) においてリニアスケールの分解能をあげた
Ｐ＝０．１μｍ/pulse, t=5ms, ｖ＝１００ｍｍ/sec
の条件の場合には、  δｖ＝±０．０２％となる。
【００３２】
従って、幅で０．５％以下に速度ムラをおさえるには、リニアスケールの分解能は、
幅で０．５μｍ/pulseでも充分であるが、安全を見て０．１μｍ/pulse  に選定する
ことが好ましい。
【００３３】
次に、ガントリー２の左右の偏差としては、該塗布装置における一般的なガントリー２と異なり、リニアサーボモータ８，９の設置部分とその上の支柱４より上の部分とは固定ではなく、自由に回転する構造になっている。この様な構造を採用することにより、左右が個々に指令位置と不一致が生じてきた場合でも補正が可能となり指令位置に近づけることが可能となっている。
【００３４】
コーティング樹脂をガラス基板に均一に塗布するには定速のとき、また、加速中にも塗布できることが望ましいので、いずれの場合にもガントリー２の偏差は±１００μｍ以下で、小さければ小さいほど良い。本願では、クロスカップリング制御の考え方を用いて、左右の偏差をゼロに近づけている。
【００３５】
加速から定速への移行時のガントリーの速度オーバーシュートに関して、該ガントリーの運転パターンは０ｍｍ/secから加速して１００ｍｍ/sec迄立ち上げて等速にて数秒間動かすパターンが多い。この時に、定速に到達した後に塗布を開始する場合もあれば、定速到達前に塗布を開始する場合もある。いずれの場合にも、加速から定速に到達した時に動かしている対象の質量が大きいことにも起因するが、慣性力によりガントリー２が振動することがある。この振動が大きい場合以降ガントリー２の振動が持続したり、それによって、塗布ムラが生じる場合があり、その為、速度ムラを超える様なオーバーシュートを回避する必要がある。
【００３６】
次に、クロスカップリング方式について示す為に、ガントリー２のモデリングと制御方式について述べる。リニアーサーボモーター８，９の出力が加えられるガントリー２部の運動モデルをブロック線図で表すと図８の様になる。
【００３７】
s(X1(s)+X2(s))=(1/((m+M/2)s+D))GM(s)FL(s)
s(X1(s)-X2(s))=(1/((m+2I/L2)s+D))GM(s)Fθ(s)
但しm=m1=m2（脚と支柱の質量）,D=D1=D2  （脚にかかる運動粘性摩擦抵抗係数）として
GM(s):モーター特性    FL(s):全体を制御する力    s：ラプラス演算子
Fθ(s):偏差を制御する力              である。
【００３８】
上記においてX1(s)+X2(s)はガントリー２の左右の位置座標の和であり、X1(s)-X2(s)はカントリー２の左右の位置座標の差であり、前者を目標カントリー２の中心位置の２倍に近づけ、後者をゼロに近づけるコントローラを設計すれば左右の偏差をゼロに保ちつつ、目標速度で動かすことができる。これが、クロスカップリング（同期）制御方式である。
【実施例１】
【００３９】
上述のガントリータイプ塗布装置１の制御方法としてのゲイン切替制御による効果としては、例えば、ゲイン切替制御をおこなわない事例として図９に示す。図９において、その右の図は左の図のグラフのある時間帯を拡大したものである。該右の図の拡大部分を見ればわかる様に、速度が１００ｍｍ／secを超えたところでオーバーシュートが認められる。また、同図において、速度が１００ｍｍ／secに到達した以降にも、速度ムラが認められる。
【００４０】
図１０はゲイン切替制御をおこなった場合の図９と同じ時間帯の速度を表示したものであるが、オーバーシュートが大幅に軽減されているとともに、速度ムラも大幅に改善されていることが認められる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
ガントリータイプの精密テーブルにおいて速度ムラは、エアーベアリングを用いた摺動抵抗が少ない装置の場合は、リニアースケールの分解能を上げれば速度ムラを小さくすることができた。
【００４２】
ガントリーの左右の偏差を小さくするには、クロスカップリング（同期）制御方式が優位である。
【００４３】
また、加速状態から定速度状態に到達した時オーバーシュートがある場合は、定速度に達した時にゲイン切替をおこなうことにより、オーバーシュートをほとんど無くすことが出来ガントリーへのショックも軽減出来、且つ、速度ムラを抑えることが出来る。
【００４４】
本願の発明を実施することによって、塗布装置のガントリー部、あるいは、テーブル部を本願記載の手法を用いて制御することにより、安定した塗布をおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ガントリータイプ塗布装置の概略図。
【図２】左右独立制御方式について説明する図。
【図３】左右独立制御において第１軸、第２軸各軸のコントローラを表す図。
【図４】速度ムラを起因とする塗布ムラを表す図。
【図５】オーバーシュートに起因する塗布ムラを表す図。
【図６】左右位置偏差過大に起因する塗布ムラを表す図。
【図７】クロスカップリング（同期）制御方式の全体を表す図。
【図８】ガントリー負荷部分を説明するブロック線図。
【図９】コントローラＬについて説明する図。
【図１０】ゲイン切替制御をおこなった場合の速度状態を表す図。
【符号の説明】
【００４６】
１  ガントリータイプ塗布装置
２  ガントリー
３  スリットダイ
４  支柱
５  脚
６  リニアスケール
７  エアーベアリング
８  リニアサーボモータ（可動子）
９  リニアサーボモータ（固定子）
１０  レール
１１  テーブル
１２  横木
【図１】
2007144267.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007144267.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007144267.tif 000009
【図８】
2007144267.tif 000010
【図９】
2007144267.tif 000011
【図１０】
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