(57)【要約】【課題】  コストの増加を抑制しながら、塗布ヘッド内に付与される圧力を適正な負圧に維持し、生産性を向上させる。【解決手段】  塗布ヘッドに供給する塗布液を貯留する供給タンク内の空間の圧力を検出する手段として、液体を貯留する貯留タンクと、一端部が貯留タンク内に貯留された液体に浸漬し、他端部が供給タンクに連通する液位管とを設け、この液位管の下端部の貯留タンク内の液体に対する浸漬量を、供給タンク内の空間の負圧の大きさが所定の大きさになったときに、液位管の下端部よりも貯留タンク内の液体の液面が低くなる大きさに設定した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液を液滴として吐出させるノズルを有する塗布ヘッドと、この塗布ヘッドに供給する前記塗布液を貯留する供給タンクと、この供給タンク内の空間の圧力を負圧に調整する圧力調整手段とを備え、前記塗布ヘッドの前記ノズルから前記液滴を吐出させて塗布対象物上に塗布する塗布液塗布装置において、
前記圧力調整手段は、
液体を貯留する貯留タンクと、
一端部が前記貯留タンク内に貯留された前記液体に浸漬し、他端部が前記供給タンクに連通する液位管と、
を有し、
前記液位管は、前記供給タンク内の空間の負圧の大きさが所定の大きさになったときに、前記液位管の下端部よりも前記貯留タンクに貯留された液体の液面が低くなるように、前記液体に対する浸漬量が設定されてなることを特徴とする塗布液塗布装置。
【請求項２】
前記液位検出管は、直線状の管部材で構成されてなり、鉛直に立設されてなることを特徴とする請求項１記載の塗布液塗布装置。
【請求項３】
前記塗布ヘッドは、インクジェット式の塗布ヘッドであり、
前記供給タンクは、前記塗布ヘッドよりも高い位置に配置してなることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布液塗布装置。
【請求項４】
前記貯留タンクは、前記塗布ヘッドにおける前記塗布液の排出口に接続されてなり、前記排出口から排出された前記塗布液を貯留してなることを特徴とする請求項３記載の塗布液塗布装置。
【請求項５】
前記液位管内の前記液体の液位を検出する検出器と、
この検出器の検出値に基づいて前記供給タンク内の負圧の大きさを制御する制御装置と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の塗布液塗布装置。
【請求項６】
前記供給タンクに前記塗布液を補給する補給タンクを備え、
前記制御装置は、前記供給タンク内の空間の負圧の大きさを、前記供給タンク内に前記補給タンク内の前記塗布液を補給することで減少させることを特徴とする請求項５記載の塗布液塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布液を塗布する塗布液塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルの製造工程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等の塗布対象物の表面に、膜形成材料を溶解或いは混合した塗布液を塗布して膜を形成する技術が知られている。
【０００３】
そして、このような、塗布液の塗布技術においては、インクジェット方式の塗布ヘッドを備えた塗布液塗布装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、インクジェット方式の塗布ヘッドでは、液滴の吐出安定性を確保するとともに、非吐出時においても塗布ヘッドのノズルから塗布液が漏れ出さないようにするために、塗布ヘッドの液室内を所定の負圧に保持することが行なわれている。
【０００５】
すなわち、塗布ヘッドの上方に設けた塗布液の供給タンク内の空間に所定の負圧を付与し、これによって、塗布ヘッドの液室内に所定の負圧を作用させている。
【０００６】
そして、供給タンク内の空間の圧力の制御は、供給タンクに設けた圧力センサの検出信号に基づいて供給タンク内に作用させる負圧の大きさを変えることで行なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１２５６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、一般的に供給タンク内に作用する負圧の大きさを俊敏に、かつ正確に調整することは困難である。
【０００９】
そのため、供給タンク内の負圧の大きさが、予期せずして急激に大きくなったような場合には、供給タンク内の負圧の大きさを所定の大きさに復帰させる制御が間に合わず、供給タンク内の空間の圧力が下がり過ぎてしまうことがある。
【００１０】
このような場合には、ノズル内の塗布液が塗布ヘッド内に引き込まれてしまい、空気がノズルを通って塗布ヘッド内に入り込む不具合が生じる。
【００１１】
このような場合には、入り込んだ空気を塗布ヘッド内から排出する必要が生じ、その作業に多大な時間を要し、この間、塗布液の塗布が行なえないから、生産性が著しく低下するという問題が生じる。
【００１２】
本発明は、塗布ヘッド内に付与される圧力を適正な負圧に維持し、生産性を向上させることができる塗布液塗布装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一実施形態に係る塗布液塗布装置は、塗布液を液滴として吐出させるノズルを有する塗布ヘッドと、この塗布ヘッドに供給する前記塗布液を貯留する供給タンクと、この供給タンク内の空間の圧力を負圧に調整する圧力調整手段とを備え、前記塗布ヘッドの前記ノズルから前記液滴を吐出させて塗布対象物上に塗布する塗布液塗布装置において、
前記圧力調整手段は、
液体を貯留する貯留タンクと、
一端部が前記貯留タンク内に貯留された前記液体に浸漬し、他端部が前記供給タンクに連通する液位管と、
を有し、
前記液位管は、前記供給タンク内の空間の負圧の大きさが所定の大きさになったときに、前記液位管の下端部よりも前記貯留タンクに貯留された液体の液面が低くなるように、前記液体に対する浸漬量が設定されてなるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コストの増加を抑制しながら、塗布ヘッド内に付与される圧力を適正な負圧に維持することができ、これによって、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る塗布液塗布装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る塗布液塗布装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る塗布液塗布装置の要部拡大図である。
【図４】図４は、塗布ヘッドのノズル内における塗布液の液面の位置の変位を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の第１の実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
【００１７】
図１に示すように、塗布液塗布装置１は架台２を有する。この架台２上には、Ｙ軸方向に沿って配置された一対のガイドレール３を介して、Ｙ軸移動テーブル４が移動可能に設けられる。
【００１８】
Ｙ軸移動テーブル４は、図示しない駆動装置を備え、この駆動装置によって、ガイドレール３に沿って移動される。このＹ軸移動テーブル４上には、基板ステージ５が固定される。なお、Ｙ軸移動テーブル４の駆動機構としては、例えば、リニアモータを駆動源とするリニアモータ式の駆動装置やサーボモータを駆動源とするボールネジ式の駆動装置を用いることができる。基板ステージ５は、このＹ軸移動テーブル４の移動によってＹ軸方向に沿って往復移動可能であり、この移動中に、後述する塗布ヘッド６の下側を通過する。
【００１９】
基板ステージ５の上面には、塗布対象物としての基板Ｗが真空吸着や静電チャック等の吸着手段によって吸着保持される。ここで、基板Ｗは、例えば、半導体ウエハ等のシリコン基板や表示パネルを製造するために用いられる矩形状のガラス基板等が用いられる。
【００２０】
また、架台２上には、Ｙ軸方向に直交するＸ軸方向（図示矢印Ｘ方向）に沿って、複数、この実施形態においては３つの塗布ヘッド６が配置される。これらの塗布ヘッド６は、基板ステージ５の移動経路の上方に、ノズル６ａ（図４参照）を下向き、すなわち、ノズル形成面６ｂが基板ステージ５における載置面５ａに対向するように、不図示の支持部材によって支持されている。なお、図１においては、３つの塗布ヘッド６を、便宜上間隔をあけて示しているが、実際には、隣接する塗布ヘッド６同士でＹ軸方向に交互に位置をずらし、塗布ヘッド６の端部同士が重なるように、千鳥状の配列で配置される。
【００２１】
ここで、塗布ヘッド６は、インクジェット方式の塗布ヘッドであり、ノズル形成面６ｂには複数のノズル６ａがＸ軸方向に沿って所定のピッチで設けられている。塗布ヘッド６は、各ノズル６ａに対応して、塗布液を蓄える圧力室としての液室６ｃ（図４参照）と、この液室６ｃに容積変化を生じさせる不図示の圧電素子とを備える。この圧電素子に駆動電圧を印加することによって、圧電素子が伸縮動作し、これによって液室に容積変化が生じ、ノズル６ａから所定量の塗布液が液滴となって吐出される。
【００２２】
このような塗布ヘッド６によれば、圧電素子に印加する駆動電圧の大きさ変えることで、ノズル６ａから吐出させる塗布液の量を調整することができ、また、駆動電圧の印加間隔を変更することで、吐出周波数（吐出時間間隔）を調整することができる。
【００２３】
また、塗布ヘッド６には、塗布液供給システム１０によって塗布液が供給される。
【００２４】
塗布液供給システム１０は、塗布ヘッド６に供給する塗布液を貯留する供給タンク１１、供給タンク１１に塗布液を補給する補給タンク１２、塗布ヘッド６から排出された塗布液を貯留する貯留タンク１３、廃棄する塗布液を貯留する廃棄タンク１４、これらタンク１１〜１４および塗布ヘッド６の間を接続する配管１５、を備える。
【００２５】
この塗布液供給システム１０において、各塗布ヘッド６の塗布液の導入口には個別給液配管１５Ａがそれぞれ接続される。これらの個別給液配管１５Ａの他端部は、供給タンク１１の底部に接続された共通給液配管１５Ｂにそれぞれ接続される。また、個別給液配管１５Ａには、個別給液配管１５Ａの流路を開閉する開閉弁１６が設けられる。
【００２６】
また、各塗布ヘッド６の塗布液の排出口には個別排液配管１５Ｃがそれぞれ接続される。これらの個別排液配管１５Ｃの他端部は、貯留タンク１３の底部に接続された共通排液配管１５Ｄにそれぞれ接続される。また、個別排液配管１５Ｃには、個別排液配管１５Ｃの流路を開閉する開閉弁１７が設けられる。
【００２７】
供給タンク１１は、塗布ヘッド６の上方位置に配置されており、その上面に大気に連通する連通配管１５Ｅが接続される。連通配管１５Ｅには、連通配管１５Ｅの流路を開閉する開閉弁１８が設けられる。また、連通配管１５Ｅにおける供給タンク１１との接続部と開閉弁１８と間には、真空ポンプ１９に接続された吸引配管１５Ｆが接続される。
【００２８】
この吸引配管１５Ｆには、真空ポンプ１９側から順に、圧力制御弁２０、開閉弁２１、流量制御弁２２、バッファタンク２３が設けられる。圧力制御弁２０は、真空ポンプ１９によって吸引される負圧の大きさを調整する。開閉弁２１は、真空ポンプ１９とバッファタンク２３との間の吸引配管１５Ｆの流路を開閉する。流量制御弁２２は、コンダクタンス可変バルブ等が用いられ、吸引配管１５Ｆ内を流れる気体の流量を制御する。バッファタンク２３は、真空ポンプ１９によって発生された負圧を蓄える。
【００２９】
さらに、吸引配管１５Ｆにおける連通配管１５Ｅとの接続部とバッファタンク２３との間には、連通配管１５Ｅの流路を開閉する開閉弁２４が設けられる。なお、供給タンク１１の側面には、供給タンク１１内の塗布液の液位を所定の液位に保つために、塗布液の液面を検出する液面検出器２５が設けられる。
【００３０】
貯留タンク１３は、供給タンク１１の近接位置に併設されており、その上面を貫通して、液柱圧力計（マノメータ）として機能する液位管２６が設けられる。液位管２６は、透明なガラスや樹脂等の透光性を有する材料で形成された直線状の管である。液位管２６の下端は、貯留タンク１３の上面から所定の高さ位置まで垂下している。また、液位管２６の上端は、貯留タンク１３の上面から所定の高さ位置まで上方に延びている。さらに、液位管２６の上端には、大気に連通する連通配管１５Ｇが接続される。この連通配管１５Ｇには、連通配管１５Ｇの流路を開閉する開閉弁２７が設けられる。また、連通配管１５Ｇにおける液位管２６との接続部と開閉弁２７との間には、吸引配管１５Ｆに連通する分岐吸引配管１５Ｈが接続される。分岐吸引配管１５Ｈには、分岐吸引配管１５Ｈの流路を開閉する開閉弁２８が設けられる。
【００３１】
貯留タンク１３の上面には、大気に連通する連通配管１５Ｉが接続される。この連通配管１５Ｉには、連通配管１５Ｉの流路を開閉する開閉弁２９が設けられる。また、液位管２６における貯留タンク１３の上面から上方に伸びた部分の側面には、液位管２６内の塗布液の液面を検出する液面検出器３０が設けられる。
【００３２】
なおここで、連通配管１５Ｇを設けることなく、液位管２６の上端を大気に連通させるようにしても良い。この場合には、液位検出配管２６に開閉弁２７を設けるとともに、液位検出配管２６における貯留タンク１３と開閉弁２７との間に分岐吸引配管１５Ｈを接続させる。
【００３３】
なお、上述の構成において、真空ポンプ１９、開閉弁２１、流量制御弁２２、バッファタンク２３、液位管２６、液面検出器３０は、圧力調整手段として機能する。
【００３４】
供給タンク１１と補給タンク１２とは、補給配管１５Ｊを介して接続される。すなわち、補給配管１５Ｊの一端部は、補給タンク１２の底部に接続され、他端は、供給タンク１１の底部に接続される。補給配管１５Ｊには、補給タンク１２側から順に、塗布液中の気泡や異物などの捕捉するフィルタ３１、補給配管１５Ｊの流路を開閉する開閉弁３２、補給配管１５Ｊ内の流量を制御する流量制御弁３３が設けられる。
【００３５】
補給タンク１２は、架台２の側方に配置されてなり、その上面には大気に連通する連通配管１５Ｋと、窒素ガスなどの加圧気体を供給する気体供給源３４に連通された連通配管１５Ｌが接続される。連通配管１５Ｋには、連通配管１５Ｋの流路を開閉する開閉弁３５が設けられる。一方、連通配管１５Ｌには、連通配管１５Ｌの流路を開閉する開閉弁３６が設けられる。また、連通配管１５Ｌにおける気体供給源３４と開閉弁３６との間には、連通配管１５Ｅにおける供給タンク１１との接続部と開閉弁１８と間に連通する連通配管１５Ｍが接続される。この連通配管１５Ｍには、連通配管１５Ｍの流路を開閉する開閉弁３７が設けられる。
【００３６】
また、共通給液配管１５Ｂと共通排液配管１５Ｄとは、共通給液配管１５Ｂにおける供給タンク１１との接続部の近傍位置および共通排液配管１５Ｄにおける貯留タンク１３との接続部の近傍位置において、連通配管１５Ｎによって連通される。この連通配管１５Ｎには、連通配管１５Ｎの流路を開閉する開閉弁３８が設けられる。
【００３７】
また、共通排液配管１５Ｄにおける貯留タンク１３との接続部の近傍位置には、廃棄タンク１４に連通された廃棄配管１５Ｏが接続される。この廃棄配管１５Ｏには、廃棄配管１５Ｏの流路を開閉する開閉弁３９が設けられる。また、廃棄タンク１４は、架台２の側方に配置される。
【００３８】
このような塗布液塗布装置１は、図２に示すように、制御装置４０を備えてなり、この制御装置４０の制御のもとにおいて動作する。すなわち、制御装置４０は、記憶部４１を備え、この記憶部４１に記憶されている制御情報に基づいて、Ｙ軸移動テーブル４、塗布ヘッド６（塗布ヘッド６の圧電素子）、真空ポンプ１９、開閉弁１６、１７、１８、２１、２４、２７、２８、２９、３２、３５、３６、３７、３８、３９、圧力制御弁２０、流量制御弁２２、３３、液面検出器２５、３０を制御する。記憶部４１に記憶されている制御情報としては、例えば、塗布対象物Ｗの被塗布面に形成する描画パターンや、この描画パターンを描画するための、Ｙ軸移動テーブル４に移動速度や塗布ヘッド６の各圧電素子に印加する電圧値や電圧の印加周期（パルス）、塗布対象物Ｗの被塗布面上におけるパターンの描画位置等の塗布条件があげられる。
【００３９】
次に、この塗布液塗布装置１の作動について説明する。
【００４０】
溶液塗布装置１の作動としては、主に、準備工程と塗布工程が挙げられる。
【００４１】
準備工程は、塗布対象物Ｗに対する塗布液の塗布を実行するに先立ち、塗布ヘッド６内や供給タンク１１、貯留タンク１３等に必要量の塗布液を充填する工程である。
【００４２】
塗布工程とは、基板ステージ５上に載置された基板Ｗに対して塗布液を塗布する工程である。
【００４３】
まず、準備工程について説明する。
【００４４】
この準備工程を開始する前の状態においては、補給タンク１２内に塗布液が貯留されている以外、他のタンク、すなわち、供給タンク１１、貯留タンク１３、廃棄タンク１４内には塗布液は貯留されていないものとする。
【００４５】
そこで、この状態から、補給タンク１２から供給タンク１１へ所定量の塗布液を供給する補給動作が行なわれる。この実施形態においては、液面検出器２５が塗布液の液面を検出するまで塗布液を供給する。
【００４６】
まず、制御装置４０は、全ての開閉弁１６、１７、１８、２１、２４、２７、２８、２９、３２、３５、３６、３７、３８、３９が閉じられた状態から、そのうちの３つの開閉弁１８、３２、３６を開放する。またこのとき、制御装置４０は、供給タンク１１に塗布液が所定の流量で供給されるように、流量制御弁３３を予め設定された絞り量となるように制御する。
【００４７】
これにより、気体供給源３４から補給タンク１２内に加圧された窒素ガスが供給され、補給タンク１２内の空間の圧力が上昇し、補給タンク１２内の塗布液が補給配管１５Ｊを通って供給タンク１１内に供給される。供給タンク１１内に塗布液が供給されると、その分だけ供給タンク１１内の空間の容積が減少するので、その分の気体（空気）が連通配管１５Ｅを通って大気に排出される。
【００４８】
制御装置４０は、液面検出器２５が塗布液の液面を検出した時点で、開閉弁１８、３２、３６を閉鎖する。
【００４９】
次に、共通給液配管１５Ｂ、個別給液配管１５Ａ、塗布ヘッド６、個別排液配管１５Ｃ、共通給液配管１５Ｄに対して塗布液を充填する充填動作が行なわれる。
【００５０】
まず、制御装置４０は、開閉弁１６、１７、１８を開放する。また、真空ポンプ１９を作動させるとともに、開閉弁２１を開放し、バッファタンク２３内を圧力制御弁２０によって制御された、予め設定された圧力に減圧する。このとき、他の開閉弁２４、２７、２８、２９、３２、３５、３６、３７、３８、３９は、閉鎖したままとする。なお、バッファタンク２３は、事前に減圧しておくようにしても良く、また、真空ポンプ１９は、常に駆動させておいても良いし、開閉弁２１の開放に合わせて駆動させるようにしても良い。
【００５１】
開閉弁１６、１７、１８の開放により、供給タンク１１内の塗布液が、自重によって共通給液配管１５Ｂへと流れ出し、共通給液配管１５Ｂおよび個別給液配管１５Ａを経て塗布ヘッド６内へと流入する。
【００５２】
制御装置４０は、開閉弁１６、１７、１８を開放してから予め設定された時間が経過した時点で、開閉弁２８を更に開放する。
【００５３】
これにより、貯留タンク１３がバッファタンク２３と連通され、貯留タンク１３内が減圧される。この結果、貯留タンク１３内の圧力が供給タンク１１内の圧力に対して負圧となり、供給タンク１１内の塗布液が、共通給液配管１５Ｂ、個別給液配管１５Ａ、塗布ヘッド６、個別排液配管１５Ｃ、共通給液配管１５Ｄを経て貯留タンク１３内に吸引される。これによって、貯留タンク１３内の塗布液の液位が上昇する。なお、開閉弁２８を開放することによって、大気に連通しているノズル６ａにも負圧が作用するが、配管１５Ｃ、１５Ｄや塗布ヘッド６内の流路抵抗に比べて、ノズル６ａの流路抵抗は極めて大きいため、貯留タンク１３側への塗布液の吸引の妨げとなることはない。
【００５４】
なお、上述において、予め設定された時間とは、例えば、自重によって共通給液配管１５Ｂへと流れ出した塗布液が、各塗布ヘッド６の液室内に行渡るに要する時間が挙げられる。しかしながら、これに限られるものではなく、任意に設定することが可能であり、ゼロに設定しても良い。
【００５５】
貯留タンク１３内において塗布液の液位が上昇し、塗布液の液面が液位管２６の下端に達すると、塗布液によって液位管２６と貯留タンク１３内の空間との連通が遮断されるため、貯留タンク１３内における塗布液の液位の上昇は停止し、塗布液は液位管２６内を吸引されて上昇する。液位管２６内を上昇する塗布液の液液面は、やがて液面検出器３０の高さに到達する。
【００５６】
制御装置４０は、液面検出器３０が塗布液の液面を検出した時点で、開閉弁１６、１７、１８、２８を閉鎖する。この際、開閉弁２１は、開放したままでも良いし、閉鎖しても良いが、ここでは、開放したままとして説明する。
【００５７】
充填動作が完了したら、上述の補給動作と同様にして、供給タンク１１内に、充填動作によって減少した分の塗布液を補給する。すなわち、液面検出器２５が液面を検出するまで塗布液を供給タンク１１内に供給する。
【００５８】
塗布液の補給が完了したら、供給タンク１１内を予め設定された負圧とする負圧付与動作が行なわれる。
【００５９】
負圧付与動作において、制御装置４０は、開閉弁１６、２４、２８、２９を開放する。これにより、供給タンク１１内および液位管２６内は、圧力制御弁２０によって制御された大きさの負圧とされ、貯留タンク１３内の空間は、大気圧とされる。
【００６０】
このときの負圧の大きさ、つまり、上述した予め設定された圧力とは、塗布ヘッド６の液室６ｃ内の塗布液に所定の負圧を作用させることができる大きさであり、非吐出時においても塗布ヘッド６のノズル６ａから塗布液が漏れ出しもせず、かつ、ノズル６ａ内へ塗布液が引き込まれもせず、ノズル６ａ内における塗布液の液面の位置がノズル６ａの所定の位置、例えば、ノズル６ａの開口部（ノズル形成面６ｂ）付近に維持される大きさである。この負圧の大きさは、予め実験等によって求めておくことが可能である。
【００６１】
この状態において、貯留タンク１３内は大気圧であり、供給タンク１１内は予め設定された大きさの負圧が作用されているから、供給タンク１１内と連通されている液位管２６内の塗布液の液面は、供給タンク１１内と貯留タンク１３内との差圧に応じた高さに位置することとなる。液面検出器３０は、この高さ位置に合わせて取り付けられている。
【００６２】
なお、液位管２６内の塗布液の液位（液位管２６内の液面高さと貯留タンク１３内の液面高さとの差）Ｈは、（式）Ｈ＝（Ｐ１−Ｐ２）／ρｇで求めることが可能である。ここで、Ｐ１は貯留タンク１３内の圧力（大気圧）、Ｐ２は供給タンク１１内の圧力、ρは塗布液の密度、ｇは重力加速度である。
【００６３】
なお、上述の負圧付与動作において、開閉弁２８を開放するタイミングは、開閉弁２４を開放するタイミングに対して所定時間遅らせるようにしても良い。すなわち、液位管２６内が負圧であるのに対して供給タンク１１内が大気圧であるため、開閉弁２４と開閉弁２８を同時に開放すると、供給タンク１１内の大気圧が液位管２６内に流入し、液位管２６の圧力が上昇する結果、液位管２６内の塗布液の液位が大きく低下することが考えられる。そこで、開閉弁２４を開放し、供給タンク１１内を液位管２６内と同じ負圧にした後に、開閉弁２８を開放する。このようにすれば、開閉弁２８の解放前に供給タンク１１及び液位管２６内の圧力を所定の負圧にしておくことができるので、開閉弁２８の開放による液位管２６内の塗布液の液位の低下を抑制することができる。
【００６４】
以上によって、準備工程が完了する。この準備工程が完了したら、塗布工程が行なわれる。
【００６５】
なお、準備工程が完了した時点で、基板ステージ５は、塗布ヘッド６の下側から外れたＹ軸方向における一方の端部位置である、基板Ｗの受渡し位置において、不図示の基板搬送ロボットによって、基板Ｗが供給された状態にあるものとする。
【００６６】
不図示の駆動機構の駆動によって基板ステージ５が、Ｙ軸方向における他方の端部位置に向けて移動を開始する。
【００６７】
この移動中に、基板ステージ５、すなわち基板Ｗは、塗布ヘッド６の下側を通過する。
【００６８】
制御装置４０は、Ｙ軸移動テーブル４に付随して設けられた不図示のリニアエンコーダ等の位置検出器から位置検出信号に基づいて、基板Ｗと塗布ヘッド６とのＹ軸方向における相対位置を把握し、基板Ｗが塗布ヘッド６の下側を通過するタイミングに合わせて、記憶部４１に記憶された描画パターンに合わせて塗布ヘッド６の各ノズル６ａから塗布液を吐出させ、基板Ｗ上に塗布液の液滴を塗布する。
【００６９】
基板ステージ５がＹ軸方向における他方の端部位置に到達すると、基板ステージ５、すなわち、Ｙ軸移動テーブル４は停止し、前述のＹ軸方向における一方の端部位置（受渡し位置）へと戻り、これにより、１回の塗布動作が完了する。
【００７０】
この位置において、塗布液の液滴が塗布された基板Ｗが搬出され、塗布液が塗布されていない新たな基板Ｗが供給される。
【００７１】
新たな基板Ｗが基板ステージ５上に供給されたならば、上述と同様にして新たな基板Ｗに対する塗布液の液滴の塗布、つまり、塗布動作が実行される。
【００７２】
そして、塗布液を塗布すべき基板Ｗがなくなるまで、上述の塗布動作が繰り返される。
【００７３】
なお、この塗布動作が繰り返される塗布工程中は、開閉弁１６、１７、２１、２４、２８、２９は開放された状態とされる。
【００７４】
しかして、本実施形態の塗布液塗布装置１においては、上述の塗布工程の間、供給タンク１１および液位管２６内に負圧付与動作によって付与された負圧を、設定された大きさに維持する負圧維持動作が以下の如くに実行される。
【００７５】
この負圧維持動作は、貯留タンク１３に設けた液位管２６を用いて行なわれる。
【００７６】
すなわち、塗布ヘッド６のノズル６ａから塗布液が吐出されることによって塗布液が消費されると、供給タンク１１内の塗布液が減少する。供給タンク１１内の塗布液が減少すると、その分だけ供給タンク１１内の空間の容積が増大するので、供給タンク１１内の空間の圧力は低下、つまり、負圧の大きさが大きくなる。
【００７７】
供給タンク１１内の負圧の大きさが大きくなると、連通配管１５Ｅ、１５Ｆ、１５Ｇ、１５Ｈを介して供給タンク１１内の空間と連通されている液位管２６内の負圧の大きさも大きくなるので、液位管２６内の塗布液の液面の高さが上昇する。そこで、この液面の上昇を液面検出器３０によって検出するのである。
【００７８】
例えば、液面検出器３０は、上限と下限の２つの位置において液面を検出可能に構成される。そして、制御装置４０は、この液面検出器３０の検出値に基づいて、液位管２６内の塗布液の液面高さが上限と下限の間に維持されるように、次のような制御を行なう。
【００７９】
なおここで、上限と下限は、供給タンク１１内の負圧の大きさを許容範囲内に保つために設定されるものであり、例えば、上限は、負圧の大きさが許容範囲の上限（圧力が下限）にあるときの液面の位置に設定され、下限は、負圧の大きさが許容範囲の下限（圧力が上限）にあるときの液面の位置に設定される。
【００８０】
また、負圧の大きさの許容範囲とは、この範囲内での変動であれば、塗布液が塗布ヘッド６のノズルから漏れ出しもせず、かつ、ノズル内へ塗布液が引き込まれもせず、ノズル内で維持することができる負圧の大きさの範囲である。
【００８１】
図３（ａ）は、供給タンク１１内の空間の圧力が予め設定された大きさの負圧に維持されているときの液位管２６内の液位の状態を示す。この状態から、供給タンク１１内の塗布液が消費されると、それに伴い供給タンク１１内の空間が徐々に増大するので、供給タンク１１内の負圧の大きさが徐々に大きくなる。その結果、液位管２６内の塗布液の液面が徐々に上昇し、やがて、上限位置に達する。
【００８２】
塗布液の液面が上限に達すると、液面検出器３０によってそのことが検知され、液面が上限に達した旨の信号が制御装置４０に送信される。
【００８３】
制御装置４０は、この信号を受けて、補給動作を実行し、供給タンク１１内の負圧の大きさを調整する。
【００８４】
すなわち、供給タンク１１内の塗布液の液面は、塗布液が消費される前においては、液面検出器２５による検出位置にある。そこで、制御装置４０は、液面検出器２５が塗布液の液面を検出するまで、補給タンク１２から供給タンク１１内に塗布液を補給、つまり、消費された分の塗布液を補給する。
【００８５】
この塗布液の補給によって供給タンク１１内の空間の容積がもとの容積、つまり、塗布液が消費される前の容積に戻るので、供給タンク１１内の負圧の大きさがもとの大きさまで回復され、液位管２６内の塗布液の液面が低下してもとの位置に戻ることとなる。
【００８６】
なお、例えば、全てのノズル６ａから多くの量の塗布液が短時間に吐出されることにより、供給タンク１１内の塗布液が急激に消費された場合、供給タンク１１内の負圧の大きさが急激に大きくなり、塗布液の補給では供給タンク１１内の負圧の大きさの回復が間に合わないことがある。このような場合には、次のような動作によって、負圧の大きさが回復される。
【００８７】
供給タンク１１内の負圧の大きさが大きくなると、液位管２６内の塗布液の液面が上昇し、貯留タンク１３に貯留された塗布液が液位管２６内に引き込まれるので、貯留タンク１３内の塗布液の液面の高さが低下する。
【００８８】
貯留タンク１３内の塗布液の液面高さが低下して、図３（ｂ）に示すように、その液面が液位管２６の下端位置よりも低くなると、貯留タンク１３内の空間の大気圧の気体、例えば、空気Ｇｓが液位管２６内に吸い込まれる。これによって、供給タンク１１内の圧力が上昇、すなわち、負圧の大きさが小さくなり、負圧の大きさが回復される。
【００８９】
つまり、本実施形態においては、供給タンク１１内の負圧の大きさが急激に大きくなったときでも、その負圧によって塗布ヘッド６のノズル６ａ内の塗布液が液室６ｃ内まで引き戻される前に、貯留タンク１３内の塗布液の液面高さが液位管２６の下端位置よりも低くなるように、貯留タンク１３内の塗布液に対する液位管２６の浸漬量が設定されている。言い換えれば、供給タンク１１内の負圧の大きさが、ノズル６ａ内の塗布液を液室６ｃ内まで引き込んでしまう大きさに達する前に、貯留タンク１３内の塗布液の液面が液位管２６の下端位置よりも低くなるように、貯留タンク１３内の塗布液に対する液位管２６の浸漬量が設定されている。
【００９０】
例えば、図４（ａ）に示すように、供給タンク１１内の負圧の大きさが予め設定された大きさに維持された状態において、塗布ヘッド６のノズル６ａ内の塗布液の液面Ｆｓがノズル６ａの開口部付近にあるとする。この状態から、供給タンク１１内の負圧の大きさが増加していくと、図４（ｂ）に示すように、ノズル６ａ内の塗布液の液面Ｆｓがノズル６ａ内を液室６ｃ側に引き込まれ、図４（ｃ）に示すように、やがて液室６ｃ内に達する。塗布液の液面が液室６ｃ内まで引き込まれると、液室６ｃ内に空気が侵入する。液室６ｃに侵入した空気は、液面をノズル６ａの開口部付近まで復帰させたとしても、液室６ｃ内に残存することがある。液室６ｃ内に残存する空気Ｇｓは、ノズル６ａからの液滴の吐出性能を著しく低下させる要因となる。
【００９１】
そのため、ノズル６ａ内の塗布液の液面がノズル６ａの上端（液室６ｃ側の端部）を越えて引き込まれる程に、供給タンク１１内の負圧が大きくなることは好ましくない。
【００９２】
そこで、ノズル６ａ内の塗布液の液面をノズル６ａの上端まで引き込む大きさの負圧が作用したときの液位まで、液位管２６内の塗布液の液位が上昇する前に、貯留タンク１３内の塗布液の液面高さが液位管２６の下端より低くなるように、液位管２６の浸漬量を設定する。ここで、供給タンク１１内に予め設定した大きさの負圧が作用しているときの液位（基準液位）と、ノズル６ａ内の塗布液の液面をノズル６ａの上端まで引き込む大きさの負圧が作用したときの液位との差ｈ１（図３（ａ）参照）を、許容される液位の変位量（以下「許容変位量ｈ１」という。）とする。
【００９３】
そして、この浸漬量は、許容変位量ｈ１、および液位管２６の内径（液面の表面積）と貯留タンク１３の内径（液面の表面積）との比率に基づいて近似的に求めることができる。
【００９４】
すなわち、液位管２６内において変位量ｈ１によって増加した塗布液の体積と貯留タンク１３内で減少する塗布液の体積とは等しいので、変位量ｈ１と貯留タンク１３内の液位の変化量ｈ２の関係は、ｈ２＝（Ｓ１×ｈ１）／Ｓ２にて近似的にあらわすことができる。ここで、Ｓ１は液位管２６内の液面の表面積、Ｓ２は貯留タンク１３内の液面の表面積である。
【００９５】
例えば、貯留タンク１３内の液面の表面積Ｓ２が、液位管２６内の液面の表面積Ｓ１の１０倍であり、液位管２６内の許容される液位の変位量ｈ１が１０ｍｍである場合、ｈ２＝（Ｓ１×１０）／１０Ｓ１＝１となり、浸漬量は１ｍｍと求めることができる。
【００９６】
このように、貯留タンク１３内の塗布液に対する液位管２６の浸漬量を設定することによって、供給タンク１１内の負圧の大きさが急激に大きくなるといった不具合が発生したときでも、その負圧の増大によって、塗布ヘッド６のノズル６ａ内の塗布液の液面が液室６ｃ内まで引き込まれることを防止することができる。
【００９７】
一方、供給タンク１１内の負圧の大きさが予め設定された大きさよりも小さくなる、つまり、圧力が予め設定された値よりも高くなることは、真空ポンプ１９、圧力調整弁２０、開閉弁２１、流量制御弁２２によって構成される負圧発生手段で発生された負圧が常時作用しているため、通常は生じ難い。
【００９８】
しかしながら、供給タンク１１内の負圧の大きさが予め設定された大きさよりも小さくなったときには、作用させる負圧の大きさを一時的に増大させるように圧力調整弁２０を調整する等の制御を制御装置４０に実行させればよい。
【００９９】
したがって、液面検出器３０は、供給タンク１１内の負圧の大きさが予め設定された大きさであるときの液位管２６内の塗布液の液面の位置を下限として設定することができる。
【０１００】
なお、上述した、貯留タンク１３内の塗布液に対する液位管２６の浸漬量ｈ２の調整は、次のようにして行なうことができる。
【０１０１】
上述の充填動作で説明したように、貯留タンク１３内における塗布液の液位は、液位管２６の下端に達したところで上昇を停止する。そのため、塗布ヘッド６等に対する塗布液の充填動作が完了した時点では、液位管２６の下端に略接触した状態にある。
【０１０２】
そこで、充填動作が完了した状態から、開閉弁３７、３８を開放する。これにより、気体供給源３４から供給タンク１１内の空間に加圧された窒素ガスが供給され、供給タンク１１内の空間の圧力が上昇し、供給タンク１１内の塗布液が連通配管１５Ｎを通って貯留タンク１３内に供給される。
【０１０３】
この後、塗布液に対する液位管２６の浸漬量が予め求めておいた所定の浸漬量ｈ２となった時点で、開閉弁３７、３８を閉鎖し、貯留タンク１３に対する塗布液の供給を停止する。
【０１０４】
ここで、塗布液に対する液位管２６の浸漬量が所定の浸漬量ｈ２になったか否かの判定は、貯留タンク１３の液面の位置を検出することによって行なうことができる。例えば、図３に示すように、液位管２６の下端から高さｈ２の位置に液面検出器５０を配置しておき、この液面検出器５０が液面を検出した時点を所定の浸漬量ｈ２に達した時点と判定することが可能である。
【０１０５】
なお、貯留タンク１３内の塗布液の量が多い場合には、開閉弁２４を開放して供給タンク１１内に負圧を供給するとともに、開閉弁３８を開放することで、貯留タンク１３内の塗布液を連通配管１５Ｎを介して供給タンク１１側に戻すようにしても良いし、開閉弁２９、３９を開放して、貯留タンク１３内の塗布液を自重によって排気タンク１４へ排出するようにしても良い。
【０１０６】
この浸漬量ｈ２の調整は、上述の充填動作の後、負圧付与動作の前に行なうと良い。
【０１０７】
このように、本実施形態の塗布液塗布装置１によれば、次の作用を有する。
【０１０８】
供給タンク１１内の負圧の変化を液位管２６内の塗布液の液位の変位によって検出するようにしたので、高精度の圧力センサ等の高価な機器を用いることがなく、コストの増加を抑えながら、塗布ヘッド６内の液室６ｃに付与される圧力を適正な負圧に維持することができる。
【０１０９】
しかも、供給タンク１１内に予め設定した大きさの負圧が作用されているときにおける液位管２６内の塗布液の液位と、ノズル６ａ内の塗布液の液面をノズル６ａの上端まで引き込む大きさの負圧が作用したときにおける液位管２６内の塗布液の液位との差ｈ１を許容される液位の変位量として設定し、液位管２６内の塗布液の液位が許容される変位量ｈ１に到達したときには、貯留タンク１３内の塗布液の液面が液位管２６の下端位置よりも低下するように、貯留タンク１３内の塗布液に対する液位管２６の浸漬量ｈ２を設定した。これにより、供給タンク１１内の負圧の大きさが急激に大きくなるといった不具合が発生したときでも、その負圧の増大によって、塗布ヘッド６のノズル６ａ内の塗布液の液面が液室６ｃ内まで引き込まれることが確実に防止できる。これにより、塗布ヘッド内に付与される圧力を適正な負圧に維持することができるので、塗布ヘッド６の液室６ｃ内に空気が進入するという不具合が生じることが防止され、塗布装置１の稼働率を向上させることができるから、その結果として、生産性を向上させることが可能となる。
【０１１０】
また、上述により、塗布ヘッド６のノズル６ａ内における塗布液の液面の位置をノズル６ａ内の所定の位置、例えば、開口部付近に安定して保つことができるので、ノズル６ａから吐出される塗布液の量を、吐出毎にバラツキが生じることなく安定して得ることが可能となる。
【０１１１】
このように、本実施形態によれば、塗布ヘッド内に付与される圧力を適正な負圧に維持することができるから、基板Ｗ上に塗布液を安定した吐出量で塗布することが可能となり、生産性向上を図ることが可能となる。
【０１１２】
なお、上述の実施形態において、液柱圧力計として機能する液位管２６を、直線状の管を鉛直に配置したものとしたが、これに限られるものではなく、傾斜して配置しても良い。要は、液位管２６内の液位の変化の検出が可能な構成であれば良い。
【０１１３】
また、液位管２６の形状も、直線状の管に限られるものではない。例えば、途中に屈曲部を有する形状であっても、一端側が貯留タンク１３内の塗布液中に浸漬し、他端側が著中タンク１３内の塗布液の液面高さよりも高い位置で液位を検出可能な直線状の部分を備えた形状を有していれば良い。
【０１１４】
また、液位管２６は、その内径が途中で変化するように構成しても良い。例えば、液位管２６における液位を検出する液面検出器３０が設けられた位置に対応する部分の内径に対し、それよりも下側に位置する部分の内径が小さくなるように構成しても良い。このように構成した場合、液位を検出する部分とそれよりも下側に位置する部分の内径が同じ場合に比べて、液位管２６内に蓄積される塗布液の量が少なくて済むので、圧力検出に用いる塗布液の使用量を低減させることができる。なお、液位管２６は、その形状にかかわらず、液位を検出する部分は直線状であることが好ましい。
【０１１５】
また、液位管２６の断面形状は、円形に限らず、他の形状、例えば、楕円、四角形などの多角形等の断面形状の管であっても良い。
【０１１６】
また、液位管２６の内径は、特に制限されるものではない。しかしながら、液位管２６内の液体の液面は、その外周部分が液位管２６の内壁との濡れ性に起因して湾曲しているので、このような湾曲が生じたとしても、液面の中央部分に水平面が形成される程度の大きさを有することが好ましい。
【０１１７】
また、貯留タンク１３に共通排液管１５Ｄを接続した例で説明したが、これに限られるものではなく、貯留タンク１３は塗布液を供給または排出する配管とは独立して設けるようにしても良い。この場合、図１において、共通排液管１５Ｄにおける配管１５Ｎ、１５Ｏとの接続部と貯留タンク１３との間の部分を除去することによって構成することができる。また、このように、貯留タンク１３を独立して設ける場合、貯留タンク１３内に蓄える液体は、塗布液とは異なる液体であっても良い。この際に用いる液体としては、蒸発し難い液体を用いるのが好ましく、また、脱気された液体を用いるのが好ましい。また、比重が大きい液体よりも比重が小さい液体を用いた方が、圧力の変化に対する変位量が大きいので、より小さな圧力変化を検出することが可能であるので、要求される圧力の検出分解能に応じて用いる液体を選定すると良い。
【０１１８】
また、貯留タンク１３を供給タンク１１の近接位置に併設するものとしたが、これに限られるものではなく、貯留タンク１３は、供給タンク１１に対して遠隔位置に配置しても良いし、供給タンク１１と同じ高さ位置に配置しても、異なる高さ位置に配置しても良い。
【０１１９】
また、上述の実施形態において、液面検出器３０の検出信号に基づく供給タンク１１内の負圧の調整を、供給タンク１１内に塗布液を補給することでおこなったが、これに限られるものではなく、供給タンク１１内に気体を供給することで行なうようにしても良い。
【０１２０】
例えば、供給タンク１１内の負圧の大きさが大きくなった場合、開閉弁１８を一時的に開放する制御を行ない、大気圧の空気を供給タンク１１内に供給する。このようにしても、供給タンク１１内の負圧を所定の大きさに維持することが可能である。また、開閉弁１８の代わりに開閉弁３７を一時的に開放し、加圧気体を供給するようにしても良い。ただし、このように気体を供給する場合、塗布ヘッド６による塗布液の消費によって供給タンク１１内の塗布液が減り続けてしまう。そこで、所定のタイミングで、供給タンク１１内に塗布液を補給することが好ましい。この塗布液を補給するタイミングとして、塗布ヘッド６のノズル６ａから塗布液の吐出が休止されている期間、例えば、今回の基板Ｗに対する塗布工程が完了し、次の基板Ｗが基板ステージ５に供給されるまでの間に行なうようにすると良い。また、開閉弁１８や開閉弁３７を開放して供給タンク１１内に気体を供給する場合、供給タンク１１内の圧力が緩やかに上昇するように、連通配管１５Ｅや連通配管１５Ｍにリークバルブ等の流量制御弁を設け、供給タンク１１内に供給する気体の流量を調整するようにすると良い。
【０１２１】
また、上述の実施形態において、液位管２６に液面検出器３０を設け、液位管２６内の液面高さが所定の範囲内で維持さえるように、つまり、供給タンク１１内の空間の負圧が所定の範囲内で維持されるように制御するものとして説明したが、液面検出器３０は必ずしも設ける必要は無い。
【０１２２】
また、許容変位量ｈ１を、液位管２６において、供給タンク１１内に予め設定した大きさの負圧が作用しているときの液位と、ノズル内の塗布液の液面をノズル６ａの上端まで引き込む大きさの負圧が作用したときの液位との差の値に設定したが、これに限られるものではなく、この値よりも小さな値であっても良い。要は、供給タンク１１内に、ノズル６ａ内の塗布液の液面をノズル６ａの上端まで引き込んでしまう大きさの負圧が作用しないようにできれば良い。
【０１２３】
また、真空ポンプ１９によって発生させた負圧を蓄えるバッファタンク２３を設けたが、バッファタンク２３は必ずしも設けなる必要はない。しかしながら、真空ポンプ１９によって発生される負圧には、真空ポンプ１９の構造や能力等に起因する規則的、或いは不規則な変動が生じることがある。そのため、バッファタンク２３を設けた方が、バッファタンク２３がその変動の緩衝機能を果たすので好ましい。
【０１２４】
また、共通排液配管１５Ｄにおいて共通排液配管１５Ｄと連通配管１５Ｎとの接続部と貯留タンク１３との間に開閉弁を設けるようにしても良い。このようにした場合、塗布ヘッド６から塗布液を吐出させるときに、前記開閉弁を閉鎖した状態で開閉弁３８を開放することで、供給タンク１１の塗布液を共通給液配管１５Ｂ側からに加えて共通排液配管１５Ｄ側からも供給することが可能となる。このようにすることによって、塗布ヘッド６に対して塗布液の導入口と排出口の両方から塗布液が供給される。そのため、ノズル列の一端側に導入口が配置され他端側に排出口が配置される構造の塗布ヘッドの場合であっても、導入口から遠い側に位置するノズルに対しては排出口側からも塗布液を供給されて補われるので、各ノズルに対する塗布液の供給量のバラツキを抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【０１２５】
１  塗布液塗布装置
６  塗布ヘッド
１０  塗布液供給システム
１１  供給タンク
１３  回収タンク（貯留タンク）
１５  配管
１９  真空ポンプ
２０  圧力制御弁
２１  開閉弁
２２  流量制御弁
２３  バッファタンク
２６  液位検出管
３０  液面検出器
４０  制御装置
４１  記憶部
Ｗ  基板（塗布対象物）
【図１】
2013202609.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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