(57)【要約】【課題】塗布膜形成終了時の液切りの応答性を向上させることにより、均一厚さの塗布膜を形成することができる塗布装置を提供する。【解決手段】基板を載置するステージ部と、塗布ノズルに塗布液を供給する塗布液供給部と、を備え、塗布液供給部から供給された塗布液を塗布ノズルから吐出させつつ、塗布ノズルとステージ部とを相対的に移動させることにより、基板上に塗布膜を形成する塗布装置において、塗布ノズル内の塗布液を吸引する塗布液吸引部をさらに備え、塗布液吸引部は、吸引源と、この吸引源と塗布ノズルとを連結する配管経路に配置され配管よりも大径の吸引用タンクと、を有しており、塗布液吸引部の吸引動作は、塗布ノズルからの塗布液の液面が吸引用タンクに存在する状態で吸引源により吸引用タンク内を減圧させて行われる。【選択図】図１
2017051885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布液を吐出する塗布ノズルと、
基板を載置するステージ部と、
前記塗布ノズルに塗布液を供給する塗布液供給部と、
を備え、前記塗布液供給部から供給された塗布液を前記塗布ノズルから吐出させつつ、前記塗布ノズルと前記ステージ部とを相対的に移動させることにより、基板上に塗布膜を形成する塗布装置において、
前記塗布ノズル内の塗布液を吸引する塗布液吸引部をさらに備え、
前記塗布液吸引部は、吸引源と、この吸引源と前記塗布ノズルとを連結する配管経路に配置され前記配管よりも大径の吸引用タンクと、を有しており、前記塗布液吸引部の吸引動作は、前記塗布ノズルからの塗布液の液面が前記吸引用タンクに存在する状態で前記吸引源により前記吸引用タンク内を減圧させて行われることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記塗布液吸引部は、塗布液を回収するための回収タンクを有しており、
前記吸引用タンクには、塗布液の液面の上限及び下限を検知する液面センサが設けられ、前記塗布液吸引部の吸引動作が行われることにより、前記液面センサにより塗布液の液面が上限に達したことが検知されると、前記吸引用タンク内の塗布液が前記回収タンクに送液され、前記液面センサにより塗布液の液面が下限に達したことが検知されると、回収タンクへの送液を停止させることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布ノズルから塗布液を吐出することにより基板上に塗布膜を形成する塗布装置に関し、特に、塗布膜形成終了時の液切りの応答性を向上させる塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板やフィルム等の基板に塗布膜を形成する装置として、塗布液を吐出する塗布ノズルを備えた塗布装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この塗布装置は、塗布液を供給する塗布液供給部を有しており、塗布液供給部から塗布ノズルに塗布液を供給することにより、塗布ノズルから塗布液が吐出されるようになっている。そして、塗布ノズルから塗布液を吐出させた状態で、この塗布ノズルとステージ部とを相対的に移動させることにより、ステージ部上に載置された基板上に一定厚さの塗布膜が形成される。
【０００３】
高品質な製品（例えば高品質なカラーフィルタ）を製造するために、塗布膜形成開始から塗布膜形成終了までの全領域の膜厚の均一性を高精度にすることが求められている。特に、塗布膜形成終了時には、所定量の塗布液が吐出された後、塗布液の供給を停止する液切りが行われる。ところが、液切りを行っても塗布ノズルと基板とを連結する塗布液（いわゆるビード）の存在により、塗布膜の終端部の膜厚を均一にするのが困難である。そこで、塗布ノズルに連結される配管にサックバックバルブを設けることにより、塗布膜形成終了時の塗布液をサックバックバルブで吸引させることにより塗布液の供給量を制御し膜厚終端部を均一に形成されていた（下記特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４４１５５号公報
【特許文献２】特開２０１４−１８０６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年では、一枚の基板にディスプレイに相当する大きさの塗布膜を複数形成する多面取りが行われている。この多面取りは、基板を一定速度で相対的に停止させることなく連続的に走行させ、塗布ノズルから塗布液の吐出及び停止を繰り返す、いわゆる間欠塗布により行われる。ところが、上記塗布装置では、サックバックバルブの吸引の応答性の問題から膜厚終端部における膜厚の均一性が損なわれる場合があり、間欠塗布のように連続して膜厚終端部の処理を行うと均一性が損なわれる現象が顕著であった。
【０００６】
そこで、本発明は、塗布膜形成終了時の液切りの応答性を向上させることにより、均一厚さの塗布膜を形成することができる塗布装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の塗布装置は、塗布液を吐出する塗布ノズルと、基板を載置するステージ部と、前記塗布ノズルに塗布液を供給する塗布液供給部と、を備え、前記塗布液供給部から供給された塗布液を前記塗布ノズルから吐出させつつ、前記塗布ノズルと前記ステージ部とを相対的に移動させることにより、基板上に塗布膜を形成する塗布装置において、前記塗布ノズル内の塗布液を吸引する塗布液吸引部をさらに備え、前記塗布液吸引部は、吸引源と、この吸引源と前記塗布ノズルとを連結する配管経路に配置され前記配管よりも大径の吸引用タンクとを有しており、前記塗布液吸引部の吸引動作は、前記塗布ノズルからの塗布液の液面が前記吸引用タンクに存在する状態で前記吸引源により前記吸引用タンク内を減圧させて行われることを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、塗布ノズル内の塗布液を塗布液吸引部の吸引源（例えば真空ポンプ）により吸引させることができるため、サックバックバルブを用いる従来装置に比べて、吸引タイミングの設定が容易であり、吸引容量の制限もないため、塗布膜形成終了時の吸引の応答性を向上させることができる。そして、塗布液吸引部の吸引動作は、前記塗布ノズルからの塗布液の液面が吸引用タンクに存在する状態で行われることにより安定した吸引力を発生させることができる。すなわち、吸引用タンクがない状態では、吸引源により吸引された塗布液は、塗布ノズルから吸引源に連結される配管内に貯留される。この配管内に貯留された塗布液には、自重により塗布ノズル側に流れようとする力が作用する。そして、間欠塗布を行って連続して複数回吸引動作を行うことにより、次第に配管内を満たす塗布液の量が増加するため、塗布ノズル側に流れようとする力が次第に増大するとともに塗布液の粘度によっては配管表面との抵抗が増大し、吸引源の吸引力に対する塗布液の吸引量に変化が生じる。すなわち、配管内の塗布液が高さ方向に変化すると、次第に塗布液吸引部の吸引量が低下するため、間欠塗布により形成される塗布膜の膜厚終端部の均一性が塗布膜を形成するにしたがって次第に悪化する傾向が生じる。そこで、配管経路に配管よりも大径に形成された吸引用タンクを設けて塗布液の液面が吸引用タンクに存在する状態で吸引動作を行うことにより、間欠塗布により複数回の吸引動作を行って吸引される塗布液の量が増加しても、配管に比べて液面の高さ方向の変位量を小さくすることができる。したがって、間欠塗布動作中、液面が吸引用タンク内に存在する状態で吸引動作を行うことにより、配管に貯留する従来に比べて塗布液の吸引力の変化を極力抑えることができ、膜厚終端部の均一性を安定させることができる。
【０００９】
また、前記塗布液吸引部は、塗布液を回収するための回収タンクを有しており、
前記吸引用タンクには、塗布液の液面の上限及び下限を検知する液面センサが設けられ、前記塗布液吸引部の吸引動作が行われることにより、前記液面センサにより塗布液の液面が上限に達したことを検知されると、前記吸引用タンク内の塗布液が前記回収タンクに送液され、前記液面センサにより塗布液の液面が下限に達したことを検知されると、回収タンクへの送液を停止させる構成にしてもよい。
【００１０】
この構成によれば、吸引用タンクとは別に回収タンクを備えているため、塗布液の液面を常に吸引用タンク内に留めておくことができ、長期に亘って塗布液の吸引力の変化を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、塗布膜形成終了時の液切りの応答性を向上させることにより、均一厚さの塗布膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の塗布装置を概略的に示す配管系統図である。
【図２】本発明の塗布装置の概略的な斜視図である。
【図３】塗布装置の塗布ユニットの脚部付近を示す図である。
【図４】吸引用タンクがない場合の配管内に塗布液が貯留される状態を示す図であり、（ａ）は、塗布液が吸引される前の状態を示す図であり、（ｂ）は、塗布液が吸引されて配管内に塗布液が貯留された状態を示す図である。
【図５】吸引用タンクに塗布液が貯留される状態を示す図であり、（ａ）は、塗布液が吸引される前の状態を示す図であり、（ｂ）は、塗布液が吸引されて吸引用タンク内に塗布液が貯留された状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の塗布装置を概略的に示す配管系統図、図２は、塗布装置本体の概略的な斜視図、図３は、塗布装置の塗布ユニットの脚部付近を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、塗布装置１は、基板Ｗを載置するステージ部３と、塗布液を基板Ｗ上に吐出する塗布ユニット１０と、この塗布ノズル１２に塗布液を供給する塗布液供給部２とを有している。そして、塗布液供給部２から塗布ユニット１０に塗布液を供給することにより、塗布ユニット１０から塗布液が吐出されるようになっており、塗布ユニット１０から塗布液を吐出させた状態で、この塗布ユニット１０とステージ部３とを相対的に移動させることにより、ステージ部３上に載置された基板Ｗ上に一定厚さの塗布膜が形成されるようになっている。
【００１７】
ステージ部３は、搬入された基板Ｗを載置するものである。このステージ部３は、平坦に形成された基板保持面を有しており、この基板保持面上に基板Ｗを水平姿勢を維持した状態で保持できるようになっている。すなわち、ステージ部３には、図示しない基板保持手段が設けられており、この基板保持手段により基板Ｗが保持されるようになっている。具体的には、ステージ部３の表面に形成された複数の吸引孔が形成されており、この吸引孔に吸引力を発生させることにより基板Ｗをステージ部３の表面に吸着させて保持できるようになっている（Ｐ１１１００）。
【００１８】
塗布ユニット１０は、基板Ｗ上に塗布液を吐出して塗布膜を形成するものである。この塗布ユニット１０は、図２、図３に示すようにＸ軸方向に移動可能な脚部１１とＹ軸方向に延びる塗布ノズル１２とを有しており、塗布ノズル１２が、ステージ部３に保持された基板Ｗに対して接離可能に支持されている。この塗布ノズル１２は、塗布液を吐出して基板Ｗ上に塗布膜を形成するものである。本実施形態の塗布ノズル１２は、一方向（Ｙ軸方向）に延びる形状を有する柱状部材であり、塗布ユニット１０の脚部１１の走行方向とほぼ直交するように設けられている。そして、この塗布ノズル１２には、長手方向（Ｙ軸方向）に延びるスリットノズル１２ａが形成されており、塗布ノズル１２に供給された塗布液がスリットノズル１２ａから長手方向に亘って一様に吐出される。
【００１９】
具体的には、塗布ノズル１２内には、塗布液を貯留するマニホールドが形成されており、塗布液供給部２から供給された塗布液が一時的に貯留できるようになっている。すなわち、塗布ノズル１２は、塗布液供給部２と配管４で接続されており、後述の塗布液供給部２から送液された塗布液がマニホールド内に供給される。そして、さらに塗布液供給部２の塗布液ポンプ２０を作動させることによりマニホールド内が加圧され、塗布液がスリットノズル１２ａを通じて吐出されるようになっている。したがって、このスリットノズル１２ａから塗布液を吐出させた状態で塗布ユニット１０をＸ軸方向に走行させることにより、スリットノズル１２ａの長手方向に亘って基板Ｗ上に一定厚さの塗布膜が形成されるようになっている。なお、本実施形態では、塗布ノズル１２がステージ部３に対して移動する例について説明するが、ステージ部３が塗布ノズル１２に対して移動するように構成してもよい。
【００２０】
塗布液供給部２は、塗布ユニット１０に塗布液を供給するものであり、塗布液タンク２１と塗布液ポンプ２０とを有している。これら塗布液タンク２１と塗布液ポンプ２０とは、それぞれ配管４で連結されており、塗布液タンク２１に貯留された塗布液が塗布液ポンプ２０に送液できるようになっている。
【００２１】
塗布液タンク２１は、基板Ｗ上に形成する塗布膜の材料である薬液やレジスト液等の液状物（単に塗布液ともいう）を貯留するものである。この塗布液タンク２１には、送液加圧装置２２が設けられており、この送液加圧装置２２を作動させることにより、塗布液タンク２１内の塗布液を下流側に送液させることができる。すなわち、塗布液タンク２１の底面部２１ａには、配管４が接続されており、送液加圧装置２２で塗布液タンク２１内を加圧することにより、配管４を通じて下流側に位置する塗布液ポンプ２０に塗布液を送液することができる。本実施形態では、送液加圧装置２２として、塗布液タンク２１内にクリーンドライエア（ＣＤＡ）を供給するようになっており、塗布液タンク２１内にＣＤＡを供給することにより塗布液タンク２１内が加圧され塗布液が送液できるようになっている。
【００２２】
また、塗布液ポンプ２０は、塗布液タンク２１から供給された塗布液を塗布ノズル１２に送液するものである。この塗布液ポンプ２０は、配管４に接続されており、塗布液タンク２１及び塗布ノズル１２と連通して接続されている。本実施形態では、塗布液ポンプ２０として、シリンジポンプが使用されており、吸引動作により基板Ｗ１枚に対して必要な量の塗布液を収容し、吐出動作により塗布液を塗布ノズル１２に送液できるようになっている。
【００２３】
また、塗布液タンク２１、塗布液ポンプ２０、塗布ノズル１２は、複数の配管４を連結させて接続されている。そして、配管４の経路には、バルブが設けられており、図１の例では、塗布液タンク２１と塗布液ポンプ２０との間に吸引バルブ５１が設けられ、塗布液ポンプ２０と塗布ノズル１２との間に吐出バルブ５２が設けられている。これら吸引バルブ５１及び吐出バルブ５２は、例えばダイヤフラムバルブが用いられる。この吸引バルブ５１及び吐出バルブ５２を開閉動作させることにより、配管４で形成される流路を切替えることができる。例えば、吸引バルブ５１を開き、吐出バルブ５２を閉じることにより、塗布液タンク２１と塗布液ポンプ２０とが連通して接続されるため、塗布液タンク２１から塗布液ポンプ２０に塗布液を供給することができる。また、吸引バルブ５１を閉じ、吐出バルブ５２を開くことにより、塗布液ポンプ２０と塗布ノズル１２とが連通して接続されるため、塗布液ポンプ２０を作動させることにより塗布ノズル１２に塗布液を供給し、塗布ノズル１２から基板Ｗ上に塗布液を吐出することができる。
【００２４】
また、本発明の塗布装置１は、塗布ノズル１２内の塗布液を吸引する塗布液吸引部７を備えている。すなわち、塗布液吸引部７により塗布膜形成終了時の液切りの際、基板Ｗと塗布ノズル１２とを連結する塗布液（ビード）が吸引され、塗布膜の終端部における膜厚の均一性を維持することができる。
【００２５】
塗布液吸引部７は、吸引源７１と、塗布ノズル１２に連通される配管４に設けられる吸引用タンク７２とを有している。吸引源７１は、動力源を作動させて継続的に吸引力を発生できる装置であり、例えば真空ポンプが使用されている。そして、真空ポンプを作動させることにより吸引用タンク７２内が減圧され、塗布ノズル１２内の塗布液が配管４を通じて吸引されるようになっている。これにより、基板Ｗと塗布ノズル１２とを連結するビードが吸引されて塗布ノズル１２のマニホールド内に収容されるため、塗布膜の終端部形成終了時における液切りを瞬時に行うことができ、液切りの応答性を向上させることができる。
【００２６】
吸引用タンク７２は、塗布ノズル１２内の塗布液を吸引し貯留するものである。吸引用タンク７２は、配管４よりも大きな径を有する円筒形状に形成されており、塗布ノズル１２と吸引源７１との間の配管経路に設けられている。具体的には、吸引用タンク７２は、上面７２ａで吸引源７１と配管４を通じて接続され、底面７２ｂで塗布ノズル１２と配管４１を通じて接続されている。すなわち、吸引源７１を作動させると吸引用タンク７２内が減圧されることにより、塗布ノズル１２のマニホールド内の塗布液が吸引され、この吸引された塗布液が吸引用タンク７２内に収容されるようになっている。
【００２７】
この吸引用タンク７２は、塗布ノズル１２と連結される配管４１が塗布液で満たされており、塗布液の液面が吸引用タンク７２内に存在する状態で使用される。具体的には、吸引用タンク７２には、液面の上限と下限を検知するための液面センサ６が設けられており、上限及び下限の液面センサ６（上限センサ６１及び下限センサ６２）の間に塗布液の液面が存在する状態で使用される。これにより、塗布液の吸引力の変化を抑えることができる。すなわち、図４に示すように、吸引用タンク７２がない状態で吸引動作を行うと、吸引された塗布液は配管４内に貯留されるため、間欠塗布を行って連続して複数回吸引動作を行うと、塗布液の液面が吸引源７１側に大きく変位し（図４において液面がαだけ上昇）、配管４を占める塗布液の量が増加する。そして、配管４を占める塗布液の量が増加すると自重等により塗布ノズル１２側に流れようとする力（図４において下向きの黒矢印）が増大するとともに塗布液の粘度によっては配管４表面との抵抗が増大し、吸引源７１の吸引力に対する塗布液の吸引量に変化が生じる。一方、図５に示す本発明のように配管４よりも大径の吸引用タンク７２を設けることにより、塗布液の吸引量に対する高さ方向の変化（図５において液面がαだけ上昇）が小さくなるため、塗布液の吸引力の変化を極力抑えることができ、膜厚終端部の均一性を安定させることができる。
【００２８】
また、塗布液吸引部７は、吸引用タンク７２とは別に、不要な塗布液を回収するための回収タンク７３を有している。この回収タンク７３は、吸引用タンク７２と配管４で連結されており、吸引用タンク７２内の塗布液が一定量を超えた場合に塗布液を貯留させることにより、塗布液の液面が常に吸引用タンク７２の上限及び下限内に存在させるものである。具体的には、間欠塗布による塗布動作が行われることにより吸引用タンク７２内の塗布液が増加すると、上限センサ６１が反応し退避バルブ５３が開かれる。そして、送液加圧装置７２に吸引用タンク７２が加圧されることにより吸引用タンク７２内の塗布液が回収タンク７３に送液される。そして、下限センサ６２が反応すると退避バルブ５３が閉じられることにより、吸引用タンク７２の液面が下限センサ６２位置まで低下した状態で送液が停止される。このように、吸引用タンク７２内の塗布液の液面は、常に上限センサ６１と下限センサ６２との間に位置させることができるため、塗布液の吸引力の変化を長期に亘って抑えることができる。
【００２９】
また、上記実施形態の塗布装置について間欠塗布における液切り工程の動作について説明する。
【００３０】
塗布液タンク２１から送液されることにより塗布液ポンプ２０、塗布ノズル１２、及びこれらを連結する配管４に塗布液が満たされた状態で基板Ｗへの塗布動作が行われる。このとき、塗布液吸引部７では、吸引用タンク７２と塗布ノズル１２とを連結する配管４が塗布液で満たされており、塗布液の液面が吸引用タンク７２の上限センサ６１と下限センサ６２との間に位置するように調整されている。
【００３１】
次に、基板Ｗ上の所定位置に塗布膜を形成する。具体的には、塗布開始位置において塗布液ポンプ２０を作動させることにより塗布ノズル１２のスリットから塗布液を吐出させる。すなわち、スリットと基板Ｗとの間にビードを形成させる。そして、塗布液ポンプ２０を作動させて一定量の塗布液を供給しつつ、塗布ノズル１２を走査させることにより基板Ｗ上に均一厚さの塗布膜を形成する。
【００３２】
次に、液切り工程を行う。すなわち、塗布ノズル１２が塗布終了位置に到達すると、塗布液ポンプ２０を停止させ、塗布ノズル１２への塗布液の送液を停止させるのと同時に、塗布液吸引部７の吸引源７１を作動させ塗布ノズル１２内の塗布液を吸引させる。これにより、塗布ノズル１２のスリットに発生する吸引力により瞬時にビードが切れ、余分な塗布液が塗布膜に流れるのを抑えることができる。すなわち、塗布膜の終端部に設計通りの塗布液が供給されるため、膜厚の均一性を保つことができる。
【００３３】
そして、塗布動作を行うことなく一定領域通過した後、次の塗布膜の形成が行われる。すなわち、上記塗布動作及び液切り動作を繰り返すことにより、次の領域に塗布膜を形成する。このように、塗布動作及び液切り動作を行うことにより、徐々に吸引用タンク７２内の塗布液が増加するが、吸引用タンク７２が配管４に比べて大径に形成されているため、塗布液の液面の高さ位置がほぼ変化せず、塗布液の吸引力の変化を極力抑えることができ、膜厚終端部の均一性を安定させることができる。
【００３４】
一方、複数枚の基板Ｗに間欠塗布を行うと、吸引用タンク７２に貯留される塗布液が増大することにより塗布液の液面が上限センサ６１に検知される。上限センサ６１で検知されると、警告アラームにより吸引用タンク７２の塗布液を回収タンク７３に送液するよう警告される。すなわち、一時的に塗布動作を停止させ、吸引用タンク７２から配管４を通じて回収タンク７３に塗布液を送液させる。すなわち、下限センサ６２が反応するまで吸引用タンク７２から回収タンク７３に塗布液の送液が行われる。このようにして、吸引用タンク７２の液面が下限センサ６２位置に達すると、再度上述の塗布動作及び液切り工程が行われる。
【００３５】
このように、本発明の塗布装置では、塗布液吸引部７に継続的に吸引力を発生できる真空ポンプを用いているため、サックバックバルブを用いる従来装置に比べて、吸引タイミングの設定が容易であり、吸引容量の制限もないため、塗布膜形成終了時の吸引の応答性を向上させることができる。そして、配管経路に配管４よりも大径に形成された吸引用タンク７２を設けて塗布液の液面が吸引用タンク７２に存在する状態で吸引動作を行うことにより、間欠塗布により複数回の吸引動作を行って吸引される塗布液の量が増加しても、配管４に比べて液面の高さ方向の変位量を小さくすることができる。したがって、間欠塗布動作中、液面が吸引用タンク７２内に存在する状態で吸引動作を行うことにより、配管４に貯留する従来に比べて塗布液の吸引力の変化を極力抑えることができ、膜厚終端部の均一性を安定させることができる。
【００３６】
なお、上記実施形態では、液面センサ６が設けられた例について説明したが、液面センサ６を設けずに、所定の時間が経過した際に新しい吸引用タンク７２と取り替える構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１  塗布装置
２  塗布液供給部
３  ステージ部
７  塗布液吸引部
１０  塗布ユニット
１２  塗布ノズル
２０  塗布液ポンプ
２１  塗布液タンク
７１  吸引源
７２  吸引用タンク
７３  回収タンク
Ｗ  基板
【図１】
2017051885.tif 000003
【図２】
2017051885.tif 000004
【図３】
2017051885.tif 000005
【図４】
2017051885.tif 000006
【図５】
2017051885.tif 000007