塗布装置
【課題】厚みムラが大きい基板に対しても、口金と基板とが衝突すること防止し、かつ塗布膜に膜切れが発生することのない安定した塗布を行うことができる塗布装置を提供する。
【解決手段】基板表面計測部３０は、塗布動作を行う前に、基板Ｗの塗布領域内の各計測設定位置の高さを計測することにより、各計測設定位置の高さ情報をあらかじめ取得し、吐出部高さ調節部２０は、各計測設定位置の高さ情報に基づいて、基板Ｗの最も高い点よりも所定距離分上方に口金１１が位置するよう、塗布動作前に口金１１の高さを調節し、吐出部１０は、基板Ｗに対し水平方向に相対的に移動しながら塗布動作を行い、吐出量調節部４０は、各計測設定位置の高さ情報に基づいて、吐出部１０と基板Ｗとの距離に応じて吐出部１０から塗布領域内の各位置へ吐出すべき塗布液の吐出量を塗布動作中に調節しながら、塗布を行うことを特徴とする。
【解決手段】基板表面計測部３０は、塗布動作を行う前に、基板Ｗの塗布領域内の各計測設定位置の高さを計測することにより、各計測設定位置の高さ情報をあらかじめ取得し、吐出部高さ調節部２０は、各計測設定位置の高さ情報に基づいて、基板Ｗの最も高い点よりも所定距離分上方に口金１１が位置するよう、塗布動作前に口金１１の高さを調節し、吐出部１０は、基板Ｗに対し水平方向に相対的に移動しながら塗布動作を行い、吐出量調節部４０は、各計測設定位置の高さ情報に基づいて、吐出部１０と基板Ｗとの距離に応じて吐出部１０から塗布領域内の各位置へ吐出すべき塗布液の吐出量を塗布動作中に調節しながら、塗布を行うことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池パネル基板など、厚みムラが大きい基板に対して塗布液の塗布を行う塗布装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、ガラス等からなる基板上にレジスト液が塗布されたもの（塗布基板という）が使用されている。この塗布基板は、レジスト液を均一に塗布する塗布装置によって形成されている。すなわち、塗布装置は、基板を載置するステージと、レジスト液を吐出する塗布ユニットとを有しており、塗布ユニットの口金からレジスト液を吐出させながら、基板と塗布ユニットとを相対的に移動させることにより、所定厚さのレジスト液膜が基板上に形成されるようになっている。この塗布装置を太陽電池パネル製造における塗布工程にも適用することで、パネル基板へのレジスト薄膜の塗布を実施することができる。
【０００３】
ここで、比較的基板の厚みムラが少ないガラス基板に塗布を行う塗布装置では、基板に塗布された塗布液の膜厚が均一になるようにするために、塗布中は口金の高さを固定し、さらに塗布液の吐出量が一定になるように制御して塗布を行うものが主である。
【０００４】
しかし、太陽電池パネル製造において塗布を行う場合、基板の厚みムラが大きいため、塗布中に基板表面と口金とのギャップが大きく変化する。そのため、口金の高さを固定して塗布を行うと、基板表面の高さが高い箇所にて基板と口金とが衝突する可能性があり、口金の破損を招いてしまう。さらに、基板表面の高さが低い箇所では、口金とのギャップが大きくなり、口金から吐出された塗布液が基板に付着する前に途切れる可能性がある。この場合、基板上で塗布膜が切れた部分が発生し、塗布不良となる。
【０００５】
基板の厚みムラに対応するために、下記特許文献１の塗布装置では、口金に対する基板の相対移動方向からみて口金の手前側に高さ測定器を配置し、それで測定された基板表面の高さ情報に基づいて、口金の高さを調整しながら塗布を行っている。こうすることで、基板表面と口金とのギャップが小さく、かつ塗布動作中一定となるようにし、塗布膜の膜切れが発生しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１５２２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１に記載された塗布装置では、それでも口金と基板とが衝突する可能性がある、といった問題があった。具体的には、この塗布装置では、厚みムラが大きい基板に対して塗布液の塗布を行う場合、口金の高さが基板表面の最も高い部分の高さよりも低くなることがあるため、塗布時の基板の搬送誤差が生じると、口金と基板とが衝突する場合がある。また、この塗布装置では、口金の高さを微小な範囲で昇降動作させるため、口金が振動し、塗布品質の不良を発生させる可能性があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、厚みムラが大きい基板に対して搬送誤差が生じた場合でも口金と基板とが衝突することを防止し、かつ塗布品質の不良の発生を防ぐ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】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の塗布装置は、基板に塗布液を塗布する塗布装置であって、基板上の塗布領域へ塗布液を吐出する口金を有する吐出部と、前記吐出部の高さを調節する吐出部高さ調節部と、前記塗布領域内の計測設定位置の高さを計測する基板表面計測部と、前記吐出部から吐出される塗布液の吐出量を調節する吐出量調節部と、を備え、前記基板表面計測部は、塗布動作を行う前に、前記塗布領域内の各計測設定位置の高さを計測することにより、各計測設定位置の高さ情報をあらかじめ取得し、前記吐出部高さ調節部は、前記各計測設定位置の高さ情報に基づいて、基板の最も高い点よりも所定距離分上方に前記口金が位置するよう、塗布動作前に前記口金の高さを調節し、前記吐出部は、基板に対し水平方向に相対的に移動しながら塗布動作を行い、前記吐出量調節部は、前記吐出部と基板との距離に応じて定められる吐出量である基準吐出量の情報をあらかじめ備え、前記各計測設定位置の高さ情報および該基準吐出量の情報に基づいて、前記吐出部から前記塗布領域内の各位置へ吐出すべき塗布液の吐出量を塗布動作中に調節しながら、塗布を行うことを特徴としている。
【００１０】
上記塗布装置によれば、基板の最も高い点よりも所定距離分上方に口金が位置するよう、塗布動作前に口金の高さを調節してから塗布を行うため、基板と衝突を起こすことがなく、塗布液を塗布することが可能である。また、吐出部と基板との距離に応じて基準吐出量を求めて、基板表面と吐出部との間隔が大きい箇所への塗布量が多くなるように調整することにより、塗布膜が途切れることのない安定した塗布が可能である。
【００１１】
また、前記基板表面計測部は、前記各計測設定位置の高さ情報に基づき、それと隣り合う計測設定位置の高さ情報との差異を計算することにより、各位置の傾斜情報をさらに算出し、前記吐出量調節部は、前記基準吐出量に加えて、前記各位置の傾斜情報に基づいて、前記塗布領域内の各計測設定位置へ吐出すべき塗布液の吐出量の調整を行い、基板に対する前記吐出部の進行方向に対し、前記吐出部と基板とが近づく傾斜である場合は、前記基準吐出量に対して吐出量を少なく、遠のく傾斜である場合は、前記基準吐出量に対して吐出量を多く補正して調整することを特徴とすることができる。
【００１２】
このように基板表面の傾斜を吐出量計算に含めることにより、特に吐出部の進行方向に対して吐出部と基板とが遠のいていく傾斜である場合に、基準吐出量に対して吐出量を多く調整することにより、膜切れが起こることをさらに防ぐことができる。また、吐出部と基板とが近づく傾斜である場合は、逆に吐出量を少なく調整することにより、膜厚が厚くなりすぎることを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記の塗布装置によれば、口金と基板とが衝突することを防止し、かつ塗布品質の不良の発生を防いで塗布を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態を示す模式図であり、側面図である。
【図２】高さ測定器による基板表面形状測定の概略図であり、斜視図である。
【図３】基板表面計測部による基板高さデータの取得および吐出部高さ調節部による吐出部の高さ調整の方法についての概略図である。
【図４】塗布対象とする基板の一方向の断面形状である。
【図５】基板高さデータから吐出量調整データを算出する方法についての概略図である。
【図６】膜厚のばらつきを考慮して吐出量調整データを算出する方法についての概略図である。
【図７】塗布装置による塗布動作の動作フローである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態を図１に示す。塗布装置１は、装置架台２、吐出部１０、吐出部高さ調節部２０、基板表面計測部３０、吐出量調節部４０および搬送部５０を有している。塗布装置１は、搬送部５０によって上流工程より搬入された基板Ｗを吐出部１０および基板表面計測部３０の下方を搬送させる間に、まず基板表面計測部３０によって基板Ｗの塗布領域内の各計測設定位置の高さを計測し、その高さ情報に基づいて吐出部高さ調節部２０によって吐出部１０の高さを調整する。そして、吐出量調節部４０によって高さ情報に基づいて塗布中の塗布液の吐出量を調整しながら吐出部１０から塗布液を吐出することにより、基板Ｗへの塗布を行う。なお、以下の説明では、搬送部５０が基板Ｗを搬送する方向をＹ軸方向、Ｙ軸方向と水平面上で直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることとする。
【００１６】
装置架台２は、塗布装置１を構成するメインフレームであり、これに後述の吐出部１０、高さ測定器３１および搬送部５０が組み付けられている。この搬送部５０を駆動させることにより、搬送部５０に載置された基板Ｗが吐出部１０および高さ測定器３１に対して相対移動することが可能である。
【００１７】
吐出部１０は、図中のＸ軸方向を長手方向とするほぼ直方体の形状をとり、下端に口金１１を有する。また、吐出部１０は、配管１５を経由して塗布液タンク１３と接続されており、塗布液タンク１３から吐出部１０に供給された塗布液を口金１１から吐出することにより、基板Ｗへの塗布を行い、基板Ｗに塗布膜１６を形成する。また、吐出部１０は後述の吐出部高さ調節部２０を間にはさんで吐出部架台１２に組み付けられており、この吐出部架台１２は装置架台２に固定されている。これにより、吐出部１０が装置架台２に組み付けられた構成が形成されている。
【００１８】
口金１１は、図中のＸ軸方向を長手方向とするスリット状の開口を有しており、吐出部１０へ供給された塗布液をこの開口から吐出することにより、開口の長手方向に対して均一に基板Ｗへの塗布を行う。また、開口のＸ軸方向の長さは、基板ＷのＸ軸方向の長さと同等またはそれ以上であり、基板Ｗが搬送部５０によって吐出部１０の下方を搬送されている間に、連続的に口金１１から塗布液を吐出することにより、基板Ｗの全面に塗布液を塗布することが可能である。
【００１９】
塗布液タンク１３は、内部に塗布液を貯留できる構造をとっている。塗布液タンク１３に貯留されている塗布液は、ポンプ１４の吸引、吐出動作により、一度塗布液タンク１３からポンプ１４へ配管１５を通って吸引され、次にポンプ１４から吐出されて、吐出部１０へ供給される。
【００２０】
吐出部高さ調節部２０は、リニアステージ、ボールネジなどで構成される直動機構であり、モータを有しており、吐出部１０を図中のＺ軸方向に移動させることが可能である。図示しない制御装置によって吐出部高さ調節部２０を駆動することにより、吐出部１０が搬送部５０に対してＺ軸方向に相対的に移動することが可能である。これにより、基板Ｗの表面の高さに応じて吐出部１０の高さを変化させることが可能である。
【００２１】
基板表面計測部３０は、高さ測定器３１および解析装置３２を有しており、基板Ｗの塗布領域内の各計測設定位置の高さを計測し、基板Ｗの表面の高さデータを取得する。
【００２２】
高さ測定器３１は、各計測設定位置における基板Ｗの表面の高さ情報を取得できる測定器であり、本実施形態では、接触式の変位計を使用している。高さ測定器３１は、搬送部５０に載置されるあらゆる基板Ｗと干渉することが無いよう、搬送部５０の上方に、搬送部５０と十分な間隔をとって固定されている。基板Ｗが搬送部５０によって高さ測定器３１の下方を搬送されている間に、この高さ測定器３１が連続的に基板Ｗの表面と高さ測定器３１との距離を測定することにより、Ｙ軸方向の基板表面プロファイルを取得することが可能である。また、高さ測定器３１は１個でも構わないが、基板Ｗの形状をより正確に把握するために、複数個の高さ測定器３１をＸ軸方向に配列して設置し、Ｘ軸方向の複数箇所において基板表面プロファイルを同時に取得することが望ましい。
【００２３】
解析装置３２は、ＣＰＵおよびＲＡＭやＲＯＭを有するコンピュータであり、ケーブルを介して連結している高さ測定器３１によって測定された一つまたは複数の基板表面プロファイルを内部に取り込み、この基板表面プロファイルから基板Ｗの一つまたは複数の基板高さデータを作成する。また、解析装置３２は、ハードディスクや、ＲＡＭまたはＲＯＭなどのメモリからなる、各種情報を記憶する記憶装置を有しており、基板表面プロファイル、基板高さデータや後述する距離データなどがこの記憶装置に記憶される。この基板高さデータおよび距離データが、吐出部１０の高さおよび塗布液の吐出量を制御するために使用される。
【００２４】
吐出量調節部４０は、吐出量調整ユニット４１および吐出量制御装置４２を有し、塗布中の塗布液の吐出量を制御する。
【００２５】
吐出量調整ユニット４１は、タンク１３から吐出部１０へ供給される塗布液の量を調整するユニットであり、吐出量制御装置４２とケーブルを介して連結され、吐出量制御装置４２から与えられる信号に応じて、吐出部１０へ供給される塗布液の量を調整する。本実施形態ではポンプ１４が吐出量調整ユニット４１にあたり、ポンプ１４からの吐出速度を吐出量制御装置４２によって調整することにより、吐出部１０へ供給される塗布液の量を調整する。ここで、別の構成として、吐出量調整ユニット４１として遠隔操作が可能な流量調整弁を吐出部１０と塗布液タンク１３とをつなぐ配管１５の途中に備え、吐出量制御装置４２から与えられる信号に応じて、タンク１３から吐出部１０へ供給される塗布液の流量を調整する構成をとっても良い。
【００２６】
吐出量制御装置４２は、ＣＰＵおよびＲＡＭやＲＯＭを有するコンピュータであり、解析装置３２によって作成された、吐出部１０と基板Ｗとの距離データをもとに、基板Ｗの各計測設定位置における吐出部１０と基板Ｗとの距離に応じた吐出量（基準吐出量）にしたがって、その吐出量分だけ吐出できるように、吐出量調整ユニット４１へ制御信号を発信する。すなわち、吐出部１０と基板Ｗとの距離が長い箇所では、吐出量を多く、短い箇所では、吐出量を少なくするよう、制御信号を発信する。また、この基準吐出量のデータは、後述の記憶装置にあらかじめ記憶されている。
【００２７】
また、本実施形態では、このようにして得られた基準吐出量に対して、基板Ｗの各計測設定位置の傾斜情報に基づいて吐出量を補正して制御信号を発信している。基板Ｗの各計測設定位置の傾斜情報は、各計測設定位置に対してそれと隣り合う計測設定位置との高低差を計算することで求めることが可能であり、基板に対する前記吐出部の進行方向に対し、前記吐出部と基板とが近づく傾斜である場合は、基準吐出量に対して吐出量を少なく、逆に遠のく傾斜である場合は、吐出量を多くするよう補正する。
【００２８】
また、吐出量制御装置４２は、ハードディスクや、ＲＡＭまたはＲＯＭなどのメモリからなる、各種情報を記憶する記憶装置を有しており、距離データや傾斜情報および基準吐出量のデータなどがこの記憶装置に記憶される。
【００２９】
ここで、吐出量制御装置４２と解析装置３２は、両者の機能をまとめて一つのコンピュータで構成されていても良い。
【００３０】
搬送部５０は、一方向に配列されたローラユニット５１を複数有するローラコンベアであって、装置架台２に組み付けられている。このローラコンベアにより、ローラユニット５１の配列方向に基板Ｗを搬送できるようになっている。
【００３１】
ローラユニット５１は、図中のＸ軸方向に延びる軸部材５２と、この軸部材５２の軸方向にほぼ等間隔で固定される複数のローラ５３とを有しており、軸部材５２の長手方向が基板Ｗの搬送方向（Ｙ軸方向）と直交する状態で所定間隔で配列されている。そして、各軸部材５２が同一の高さ位置に設けられており、各ローラ５３すべてが、円盤状でほぼ同径に形成されている。これにより、各ローラ５３の最上位置がほぼ同一高さとなり、このローラ５３の最上位置部分が基板Ｗの裏面に当接することにより、基板Ｗがローラユニット５１のローラ５３上に支持されるようになっている。
【００３２】
また、各軸部材５２の端部には、図示しないプーリが取付けられており、全ての軸部材５２のプーリが図示しないベルトで連結されている。ここで、ベルトを駆動させるモータを作動させると、ベルトが回転することにより、各軸部材５２が軸心回りに回転し、ローラ５３が軸心回りに回転する。これにより、搬送装置５０に支持された基板Ｗがローラユニット５１の配列方向（基板搬送方向）に搬送できるようになっている。
【００３３】
次に、基板表面計測部３０による基板高さデータの取得および吐出部高さ調節部２０による吐出部１０の高さ調整の方法について、図２および図３を用いて説明する。
【００３４】
図２は、高さ測定器３１による基板表面形状測定の概略図である。図２では、３個の高さ測定器３１を用いて基板Ｗの表面形状を測定する状態を表している。３個の高さ測定器３１は、基板の搬送方向と直交する方向（図中のＸ軸方向）にほぼ等間隔に配列されており、これらを用いて連続的に高さ測定を行い、その間に一定速度で基板Ｗを（Ｙ軸方向に）搬送することにより、図中の２点鎖線で示した、Ｙ軸方向の３つの基板表面プロファイル６１を取得することができる。この基板表面プロファイル６１が解析装置３２の記憶装置に保存され、以下の作業が実施される。
【００３５】
例として、１個の高さ測定器３１から得られた基板表面プロファイル６１を図３（ａ）に示す。このプロファイルに表れるデータは、Ｙ軸方向に並んだ各計測設定位置における高さ測定器３１から基板Ｗの表面までの距離である。ここで、搬送装置５０のローラ５３から高さ測定器３１までの距離が図２に示すようにｈであったとすると、この距離ｈから図３（ａ）の各計測設定位置のデータの値を差し引きした値が、基板Ｗの高さとなる。仮に、ある計測設定位置において高さ測定器３１から基板Ｗの表面までの距離がｄであったとすると、このｄをｈから引いた（ｈ−ｄ）が、この計測設定位置における基板Ｗの高さである。このようにして、図３（ａ）で示した全ての計測設定位置のデータに対して距離ｈと差し引きすることにより、解析装置３２は図３（ｂ）に示すような基板高さプロファイル６２を得る。
【００３６】
この基板高さプロファイル６２に対し、ノイズ成分を除去することにより、解析装置３２は図３（ｃ）に示すような、基板高さデータ６３を得る。この基板高さデータ６３が、吐出部１０の高さ調整および吐出量調整を行うための基礎データとなる。
【００３７】
次に、解析装置３２は、基板高さデータ６３から基板高さの最大値であるｔｍａｘを求める。ここで、複数個の高さ測定器３１を用いて複数の基板高さデータ６３を取得している場合は、全ての基板高さデータ６３の中から基板高さの最大値ｔｍａｘを求める。
【００３８】
このようにして得られたｔｍａｘの値に対し、図３（ｄ）に示すように、ローラ５３からみて口金１１がこの基板高さの最大値ｔｍａｘに所定距離Δｔを加えた分だけ高い位置となるように、吐出部高さ調節部２０は、基板Ｗが吐出部１０の下方に到達する前に、吐出部１０の高さを調整する。また、解析装置３２は、吐出部高さ調整部２０がこのような調整の動きをとるよう、図示しない制御装置へ、もしくは直接吐出部高さ調整部２０へ信号を送信する。そして、基板Ｗへの塗布中は吐出部１０の高さが上記の高さで保持されることにより、搬送誤差が生じた場合であっても基板Ｗと口金１１との衝突を防ぎつつ、基板Ｗに近い位置から塗布できるようにしている。また、本実施形態では、この所定距離Δｔは、約６０〜１００ミクロンとしている。
【００３９】
ここで、本発明では、基板Ｗの最大高さは、上記の通り有限個の高さ測定器３１でのプロファイル測定結果から算出しており、基板Ｗの搬送方向と直交する方向（図中のＸ軸方向）の高さ分布は、設置した高さ測定器３１の個数分の点しか確認することができないため、もし、この方向にも不規則な高さ変化があれば、基板Ｗ上で高さが最も高い位置を高さ測定器３１で測定できない可能性がある。これに対し、本発明で塗布対象としている太陽電池パネル向けの基板Ｗは、製作工程上、高さのばらつきは一方向（ローラの回転方向）に大きく現れており、その方向と直交する方向（ローラの長手方向）においては、ばらつきは小さく（具体的には、一方向では６００ミクロン程度の高さのばらつきがあるのに対し、それと直交する方向では、高さのばらつきは１００ミクロン程度である）、また、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように直線的に高さが変化する、もしくは図４（ｃ）に示すように中央付近に最高点があるという特徴がある。したがって、高さのばらつきが大きい方向と基板Ｗの搬送方向（図中のＹ軸方向）とをそろえて搬送し、また、高さ測定器３１を少なくとも基板ＷのＸ軸方向の両端および中央付近を測定するように設置することにより、高さ測定器３１でのプロファイル測定結果から得られる基板Ｗの最大高さｔｍａｘと、基板Ｗの実際の最大高さとに大差は生じないため、上記の通り、ローラ５３からｔｍａｘに所定距離Δｔを加えた分だけ上方になるように口金１１の位置を調整することにより、基板Ｗと口金１１との衝突を防ぐことが可能である。
【００４０】
次に、基板高さデータ６３から、吐出量調整データを算出する方法について、図５に示す。ここで、複数個の高さ測定器３１を用いて複数の基板高さデータ６３を取得している場合は、解析装置３２が同一の基板座標の計測設定位置における各基板高さデータ６３の高さの値を平均し、その平均された高さをその基板座標の計測設定位置における高さの値としてまとめることにより作成した一つの基板高さデータ６３を吐出量の調整に使用する。
【００４１】
この基板高さデータ６３の各計測設定位置における値を、吐出部高さ調節部２０によって調整された後の吐出部１０の高さから差し引きすることにより、解析装置３２は図５（ａ）に示すような、塗布時の吐出部１０と基板Ｗとの距離のデータである距離データ６４を得る。
【００４２】
この距離データ６４は、解析装置３２から吐出量調節部４０の吐出量制御装置４２へ転送され、吐出量制御装置４２は、距離データ６４の各計測設定位置において基板Ｗに対して吐出すべき塗布液の吐出量を決定する。
【００４３】
ここで、上記の吐出すべき塗布液の吐出量とは、吐出部１０と基板Ｗとの距離に応じて定まる量であって、本説明にて基準吐出量と表しており、そのデータは吐出量制御装置４２の記憶装置に記憶されている。この基準吐出量は、それぞれの吐出部１０と基板Ｗとの距離をとって塗布を行った場合に、吐出部１０と基板Ｗとの間に作られる塗布液のビードが途中で途切れることのない吐出量と定義している。具体的には、吐出部１０と基板Ｗとの距離が長い場合、少ない吐出量で吐出を行うと、吐出部１０と基板Ｗとの間に作られる塗布液のビードが細くなり、途中で途切れやすくなる。ビードが途中で途切れると、基板Ｗ上の塗布膜に膜切れが発生してしまうため、膜切れを防ぐためには基準吐出量が多くなっている。ただし、吐出量を多くすると、その吐出量の制御が難しくなり、塗布膜の膜厚にムラが発生するおそれがあるため、吐出部１０と基板Ｗとの距離が短く、吐出量を多くする必要が無い場合は、逆に基準吐出量は少なくなっている。したがって、基板Ｗの高さが低い部分では、吐出部１０と基板Ｗとの距離が長くなるので、塗布液の吐出量を多く、逆に基板Ｗの高さが高い部分では塗布液の吐出量を少なくするように吐出量が調整される。
【００４４】
また、本実施形態では、基板Ｗの傾斜も吐出量の算出に反映し、調整を行っている。基板Ｗのそれぞれの計測設定位置の傾斜情報は、その計測設定位置とそれと隣り合う計測設定位置との高低差を計算することで求めることが可能である。そして、基板に対する前記吐出部の進行方向に対して前記吐出部と基板とが遠のく傾斜である場合は、基準吐出量に対して吐出量を多くして膜切れが起こることをさらに防ぐよう、逆に近づく傾斜である場合は、吐出量を少なくして膜厚が厚くなりすぎることを防ぐよう吐出量の補正を行う。また、傾斜が急峻な場合は、吐出量の補正の増減量を大きく、緩やかな場合は補正の増減量を小さくしている。
【００４５】
以上の吐出量の調整を反映し、吐出量制御装置４２は、距離データ６４をもとに図５（ｂ）に示すような吐出量調整データ６５を得る。そして、基板Ｗへの塗布中、各計測設定位置にて吐出量調整データ６５に定められた吐出量となるよう、吐出量制御装置４２から吐出量調整ユニット４１へ制御信号を発信する。これにより、吐出部１０と基板Ｗとの距離に応じた塗布を行うことが可能である。
【００４６】
ここで、上記の通り吐出量を調整しながら塗布動作が行われることにより、基板Ｗ上の塗布膜の厚みには、ばらつきが生じる。このばらつきは、基板Ｗの厚さのばらつきが大きいほど大きくなる。このばらつきが製品として許容される膜厚のばらつきの値を超えると、基板Ｗが不良品となってしまうので、このような場合を考慮し、塗布前に膜厚のばらつきの許容値を設定し、それを超えないように吐出量制御装置４２が吐出量の変化量を計算し、その範囲内で吐出量の調整を行う方法をとっても良い。この調整の方法について、図６を用いて説明する。
【００４７】
まず、塗布装置１にて塗布動作を行う前に、オペレータが膜厚のばらつきの許容値を吐出量制御装置４２へ入力する。これにより、吐出量制御装置４２が塗布動作時に守るべき吐出量の変化量（最大値と最小値との差）ΔＱを算出する。次に、基板表面計測部３０によって距離データ６４が作成されることにより、吐出量の最大値（吐出部１０と基板Ｗとの距離が最大となる位置において膜切れを起こさないような吐出量、すなわち、その位置における基準吐出量）Ｑｍａｘが計算される。次に、吐出量の最小値（吐出部１０と基板Ｗとの距離が最小となる点での吐出量）が、吐出量の最大値から吐出量制御装置４２により算出された変化量を差し引いた値（Ｑｍａｘ−ΔＱ）として計算され、その最大値と最小値の間の範囲内で、基板Ｗのその他の各位置への吐出量が、吐出部１０との距離および傾斜状況によって決定され、吐出量調整データ６６が得られる。
【００４８】
次に、塗布装置１による塗布動作の動作フローを図７に示す。
【００４９】
まず、塗布装置にて塗布動作を行う前に、オペレータが塗布条件の１つのパラメータとして膜厚ばらつきの許容値を入力する（ステップＳ１）。膜厚ばらつきの許容値が入力されると、解析装置３２は、吐出部１０から基板Ｗへ塗布液を塗布する際の塗布量の変化量を決定する（ステップＳ２）。
【００５０】
次に、上流工程から塗布装置１へ基板Ｗが搬入されると（ステップＳ３）、搬送部５０による塗布装置１内の基板Ｗの搬送動作が開始することで、塗布装置１の動作が開始する（ステップＳ４）。
【００５１】
基板Ｗが搬送され、まず高さ測定器３１の直下に基板Ｗが到達すると（ステップＳ５）、高さ測定器３１による基板Ｗの表面形状測定が行われる（ステップＳ６）。基板Ｗを等速で搬送しながら基板Ｗの表面形状測定を行うことにより、先述の基板表面プロファイル６１が取得できる。この基板表面プロファイル６１のデータは、解析装置３２に送られ、解析装置３２により、基板高さデータ６３が作成される（ステップＳ７）。
【００５２】
次に、ステップＳ７で作成された基板高さデータ６３をもとに、吐出部１０が基板Ｗへの塗布を行うときの吐出部１０の高さが解析装置３２により決定される（ステップＳ８）。この吐出部１０の高さの値は、吐出部高さ調節部２０の制御装置へ送られ、吐出部高さ調節部２０はこの制御装置に制御されて吐出部１０を所定の高さ、すなわち吐出部１０と基板Ｗとが衝突しない高さになるように調整する（ステップＳ９）。この調整動作を基板Ｗが吐出部１０の直下に到達する前に完了させることにより、吐出部１０の口金１１と基板Ｗとが衝突することを防ぐことができる。
【００５３】
次に、基板高さデータ６３をもとに解析装置３２により作成された距離データ６４が吐出量制御装置４２へ転送され、この距離データ６４をもとに吐出量制御装置４２が吐出量調整データ６５または吐出量調整データ６６を作成する（ステップＳ１０）。
【００５４】
そして、吐出部１０の直下に基板Ｗが到達すると（ステップＳ１１）、基板Ｗへの塗布液の塗布が開始される（ステップＳ１２）。
【００５５】
基板Ｗへの塗布は、基板Ｗを搬送させながら行うが、先述の通り、吐出量調整データ６５または吐出量調整データ６６にしたがって塗布液の吐出量を調整しながら塗布を行っている。具体的には、まず、吐出量調整データ６５または吐出量調整データ６６で求められた各基板座標における吐出量にしたがい、吐出量制御装置４２によって吐出量調整ユニット４１が制御され、タンク１３から吐出部１０へ供給される塗布液の流量（吐出量）が調整される（ステップＳ１３）。そして、調整された吐出量で吐出部１０が基板Ｗへ塗布液を吐出する（ステップＳ１４）。このステップＳ１３とステップＳ１４の動作を、基板Ｗへの塗布が終了するまで繰り返し行っている。
【００５６】
最後に、基板Ｗへの塗布が完了すると（ステップＳ１５）、基板Ｗは搬送部５０によってさらに搬送され、下流工程へ搬出される（ステップＳ１６）。以上の一連の動作により、塗布装置１による基板Ｗへの塗布動作が完了する。
【００５７】
以上説明した通りの塗布装置によれば、口金と基板とが衝突することを防止し、かつ塗布膜に膜切れが発生することのない安定した塗布を行うことができる。
【００５８】
また、ここまでの説明では、図３（ｃ）に示したように、基板表面プロファイル６１から基板高さデータ６３を一度作成し、そのデータをもとに吐出量調整データ６５または吐出量調整データ６６を作成していたが、基板高さデータ６３を作成せずに直接基板表面プロファイル６１から吐出量調整データ６５または吐出量調整データ６６を作成しても良い。この場合、まず、ノイズ除去を実施した一つまたは複数の直接基板表面プロファイル６１から、高さ測定器３１と基板Ｗとの距離が最も短い点を求めることにより、吐出部高さ調節部２０により調整すべき塗布時の吐出部１０の高さが求まる。具体的には、その最も短い距離の値と、あらかじめ設定してある所定の値（先述のΔｔ）との差を、図２に示したローラ５３と高さ測定器３１との距離ｈから差し引きした値が、塗布時の吐出部１０の高さとして得られる。そして、高さ測定器３１の高さと塗布時の吐出部１０の高さとの差の値を基板表面プロファイル６１のデータから差し引きすることにより、塗布時の吐出部１０と基板Ｗとの距離のデータである距離データ６４が得られるので、先述の通りの方法を実施することにより吐出量調整データ６５または吐出量調整データ６６を作成することが可能である。
【００５９】
また、搬送部５０は、ローラコンベアだけでなく、リニアステージ、ボールネジなどの直動機構を用いても良い。本実施形態では、ローラコンベアを採用することにより、上流工程および下流工程との基板Ｗの受け渡しの時間を短縮し、タクトアップを図っている。この場合、基板Ｗの搬送中にローラ５３と基板Ｗとがすべる可能性があり、搬送精度が他の直動機構と比べて良くないため、本発明の通り基板Ｗに対して衝突を起こすことのない位置へ吐出部１０を移動させ、塗布液を塗布することは、口金１１の破損を防ぐ方法として非常に有用である。
【００６０】
また、搬送部５０によって基板Ｗを吐出部１０および基板表面計測部３０の下方を搬送させる方法以外に、吐出部１０および基板表面計測部３０が移動軸を持ち、固定支持された基板Ｗの上方をそれぞれが走行しながら基板Ｗの基板表面高さ測定および基板Ｗへの塗布を行う構成としても良い
【符号の説明】
【００６１】
１ 塗布装置
２ 装置架台
１０ 吐出部
１１ 口金
１２ 吐出部架台
１３ 塗布液タンク
１４ ポンプ
１５ 配管
１６ 塗布膜
２０ 吐出部高さ調節部
３０ 基板表面計測部
３１ 高さ測定器
３２ 解析装置
４０ 吐出量調節部
４１ 吐出量調整ユニット
４２ 吐出量制御装置
５０ 搬送部
５１ ローラユニット
５２ 軸部材
５３ ローラ
６１ 基板表面プロファイル
６２ 基板高さプロファイル
６３ 基板高さデータ
６４ 距離データ
６５ 吐出量調整データ
６６ 吐出量調整データ
Ｗ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池パネル基板など、厚みムラが大きい基板に対して塗布液の塗布を行う塗布装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、ガラス等からなる基板上にレジスト液が塗布されたもの（塗布基板という）が使用されている。この塗布基板は、レジスト液を均一に塗布する塗布装置によって形成されている。すなわち、塗布装置は、基板を載置するステージと、レジスト液を吐出する塗布ユニットとを有しており、塗布ユニットの口金からレジスト液を吐出させながら、基板と塗布ユニットとを相対的に移動させることにより、所定厚さのレジスト液膜が基板上に形成されるようになっている。この塗布装置を太陽電池パネル製造における塗布工程にも適用することで、パネル基板へのレジスト薄膜の塗布を実施することができる。
【０００３】
ここで、比較的基板の厚みムラが少ないガラス基板に塗布を行う塗布装置では、基板に塗布された塗布液の膜厚が均一になるようにするために、塗布中は口金の高さを固定し、さらに塗布液の吐出量が一定になるように制御して塗布を行うものが主である。
【０００４】
しかし、太陽電池パネル製造において塗布を行う場合、基板の厚みムラが大きいため、塗布中に基板表面と口金とのギャップが大きく変化する。そのため、口金の高さを固定して塗布を行うと、基板表面の高さが高い箇所にて基板と口金とが衝突する可能性があり、口金の破損を招いてしまう。さらに、基板表面の高さが低い箇所では、口金とのギャップが大きくなり、口金から吐出された塗布液が基板に付着する前に途切れる可能性がある。この場合、基板上で塗布膜が切れた部分が発生し、塗布不良となる。
【０００５】
基板の厚みムラに対応するために、下記特許文献１の塗布装置では、口金に対する基板の相対移動方向からみて口金の手前側に高さ測定器を配置し、それで測定された基板表面の高さ情報に基づいて、口金の高さを調整しながら塗布を行っている。こうすることで、基板表面と口金とのギャップが小さく、かつ塗布動作中一定となるようにし、塗布膜の膜切れが発生しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１５２２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１に記載された塗布装置では、それでも口金と基板とが衝突する可能性がある、といった問題があった。具体的には、この塗布装置では、厚みムラが大きい基板に対して塗布液の塗布を行う場合、口金の高さが基板表面の最も高い部分の高さよりも低くなることがあるため、塗布時の基板の搬送誤差が生じると、口金と基板とが衝突する場合がある。また、この塗布装置では、口金の高さを微小な範囲で昇降動作させるため、口金が振動し、塗布品質の不良を発生させる可能性があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、厚みムラが大きい基板に対して搬送誤差が生じた場合でも口金と基板とが衝突することを防止し、かつ塗布品質の不良の発生を防ぐ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】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の塗布装置は、基板に塗布液を塗布する塗布装置であって、基板上の塗布領域へ塗布液を吐出する口金を有する吐出部と、前記吐出部の高さを調節する吐出部高さ調節部と、前記塗布領域内の計測設定位置の高さを計測する基板表面計測部と、前記吐出部から吐出される塗布液の吐出量を調節する吐出量調節部と、を備え、前記基板表面計測部は、塗布動作を行う前に、前記塗布領域内の各計測設定位置の高さを計測することにより、各計測設定位置の高さ情報をあらかじめ取得し、前記吐出部高さ調節部は、前記各計測設定位置の高さ情報に基づいて、基板の最も高い点よりも所定距離分上方に前記口金が位置するよう、塗布動作前に前記口金の高さを調節し、前記吐出部は、基板に対し水平方向に相対的に移動しながら塗布動作を行い、前記吐出量調節部は、前記吐出部と基板との距離に応じて定められる吐出量である基準吐出量の情報をあらかじめ備え、前記各計測設定位置の高さ情報および該基準吐出量の情報に基づいて、前記吐出部から前記塗布領域内の各位置へ吐出すべき塗布液の吐出量を塗布動作中に調節しながら、塗布を行うことを特徴としている。
【００１０】
上記塗布装置によれば、基板の最も高い点よりも所定距離分上方に口金が位置するよう、塗布動作前に口金の高さを調節してから塗布を行うため、基板と衝突を起こすことがなく、塗布液を塗布することが可能である。また、吐出部と基板との距離に応じて基準吐出量を求めて、基板表面と吐出部との間隔が大きい箇所への塗布量が多くなるように調整することにより、塗布膜が途切れることのない安定した塗布が可能である。
【００１１】
また、前記基板表面計測部は、前記各計測設定位置の高さ情報に基づき、それと隣り合う計測設定位置の高さ情報との差異を計算することにより、各位置の傾斜情報をさらに算出し、前記吐出量調節部は、前記基準吐出量に加えて、前記各位置の傾斜情報に基づいて、前記塗布領域内の各計測設定位置へ吐出すべき塗布液の吐出量の調整を行い、基板に対する前記吐出部の進行方向に対し、前記吐出部と基板とが近づく傾斜である場合は、前記基準吐出量に対して吐出量を少なく、遠のく傾斜である場合は、前記基準吐出量に対して吐出量を多く補正して調整することを特徴とすることができる。
【００１２】
このように基板表面の傾斜を吐出量計算に含めることにより、特に吐出部の進行方向に対して吐出部と基板とが遠のいていく傾斜である場合に、基準吐出量に対して吐出量を多く調整することにより、膜切れが起こることをさらに防ぐことができる。また、吐出部と基板とが近づく傾斜である場合は、逆に吐出量を少なく調整することにより、膜厚が厚くなりすぎることを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記の塗布装置によれば、口金と基板とが衝突することを防止し、かつ塗布品質の不良の発生を防いで塗布を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態を示す模式図であり、側面図である。
【図２】高さ測定器による基板表面形状測定の概略図であり、斜視図である。
【図３】基板表面計測部による基板高さデータの取得および吐出部高さ調節部による吐出部の高さ調整の方法についての概略図である。
【図４】塗布対象とする基板の一方向の断面形状である。
【図５】基板高さデータから吐出量調整データを算出する方法についての概略図である。
【図６】膜厚のばらつきを考慮して吐出量調整データを算出する方法についての概略図である。
【図７】塗布装置による塗布動作の動作フローである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態を図１に示す。塗布装置１は、装置架台２、吐出部１０、吐出部高さ調節部２０、基板表面計測部３０、吐出量調節部４０および搬送部５０を有している。塗布装置１は、搬送部５０によって上流工程より搬入された基板Ｗを吐出部１０および基板表面計測部３０の下方を搬送させる間に、まず基板表面計測部３０によって基板Ｗの塗布領域内の各計測設定位置の高さを計測し、その高さ情報に基づいて吐出部高さ調節部２０によって吐出部１０の高さを調整する。そして、吐出量調節部４０によって高さ情報に基づいて塗布中の塗布液の吐出量を調整しながら吐出部１０から塗布液を吐出することにより、基板Ｗへの塗布を行う。なお、以下の説明では、搬送部５０が基板Ｗを搬送する方向をＹ軸方向、Ｙ軸方向と水平面上で直交する方向をＸ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることとする。
【００１６】
装置架台２は、塗布装置１を構成するメインフレームであり、これに後述の吐出部１０、高さ測定器３１および搬送部５０が組み付けられている。この搬送部５０を駆動させることにより、搬送部５０に載置された基板Ｗが吐出部１０および高さ測定器３１に対して相対移動することが可能である。
【００１７】
吐出部１０は、図中のＸ軸方向を長手方向とするほぼ直方体の形状をとり、下端に口金１１を有する。また、吐出部１０は、配管１５を経由して塗布液タンク１３と接続されており、塗布液タンク１３から吐出部１０に供給された塗布液を口金１１から吐出することにより、基板Ｗへの塗布を行い、基板Ｗに塗布膜１６を形成する。また、吐出部１０は後述の吐出部高さ調節部２０を間にはさんで吐出部架台１２に組み付けられており、この吐出部架台１２は装置架台２に固定されている。これにより、吐出部１０が装置架台２に組み付けられた構成が形成されている。
【００１８】
口金１１は、図中のＸ軸方向を長手方向とするスリット状の開口を有しており、吐出部１０へ供給された塗布液をこの開口から吐出することにより、開口の長手方向に対して均一に基板Ｗへの塗布を行う。また、開口のＸ軸方向の長さは、基板ＷのＸ軸方向の長さと同等またはそれ以上であり、基板Ｗが搬送部５０によって吐出部１０の下方を搬送されている間に、連続的に口金１１から塗布液を吐出することにより、基板Ｗの全面に塗布液を塗布することが可能である。
【００１９】
塗布液タンク１３は、内部に塗布液を貯留できる構造をとっている。塗布液タンク１３に貯留されている塗布液は、ポンプ１４の吸引、吐出動作により、一度塗布液タンク１３からポンプ１４へ配管１５を通って吸引され、次にポンプ１４から吐出されて、吐出部１０へ供給される。
【００２０】
吐出部高さ調節部２０は、リニアステージ、ボールネジなどで構成される直動機構であり、モータを有しており、吐出部１０を図中のＺ軸方向に移動させることが可能である。図示しない制御装置によって吐出部高さ調節部２０を駆動することにより、吐出部１０が搬送部５０に対してＺ軸方向に相対的に移動することが可能である。これにより、基板Ｗの表面の高さに応じて吐出部１０の高さを変化させることが可能である。
【００２１】
基板表面計測部３０は、高さ測定器３１および解析装置３２を有しており、基板Ｗの塗布領域内の各計測設定位置の高さを計測し、基板Ｗの表面の高さデータを取得する。
【００２２】
高さ測定器３１は、各計測設定位置における基板Ｗの表面の高さ情報を取得できる測定器であり、本実施形態では、接触式の変位計を使用している。高さ測定器３１は、搬送部５０に載置されるあらゆる基板Ｗと干渉することが無いよう、搬送部５０の上方に、搬送部５０と十分な間隔をとって固定されている。基板Ｗが搬送部５０によって高さ測定器３１の下方を搬送されている間に、この高さ測定器３１が連続的に基板Ｗの表面と高さ測定器３１との距離を測定することにより、Ｙ軸方向の基板表面プロファイルを取得することが可能である。また、高さ測定器３１は１個でも構わないが、基板Ｗの形状をより正確に把握するために、複数個の高さ測定器３１をＸ軸方向に配列して設置し、Ｘ軸方向の複数箇所において基板表面プロファイルを同時に取得することが望ましい。
【００２３】
解析装置３２は、ＣＰＵおよびＲＡＭやＲＯＭを有するコンピュータであり、ケーブルを介して連結している高さ測定器３１によって測定された一つまたは複数の基板表面プロファイルを内部に取り込み、この基板表面プロファイルから基板Ｗの一つまたは複数の基板高さデータを作成する。また、解析装置３２は、ハードディスクや、ＲＡＭまたはＲＯＭなどのメモリからなる、各種情報を記憶する記憶装置を有しており、基板表面プロファイル、基板高さデータや後述する距離データなどがこの記憶装置に記憶される。この基板高さデータおよび距離データが、吐出部１０の高さおよび塗布液の吐出量を制御するために使用される。
【００２４】
吐出量調節部４０は、吐出量調整ユニット４１および吐出量制御装置４２を有し、塗布中の塗布液の吐出量を制御する。
【００２５】
吐出量調整ユニット４１は、タンク１３から吐出部１０へ供給される塗布液の量を調整するユニットであり、吐出量制御装置４２とケーブルを介して連結され、吐出量制御装置４２から与えられる信号に応じて、吐出部１０へ供給される塗布液の量を調整する。本実施形態ではポンプ１４が吐出量調整ユニット４１にあたり、ポンプ１４からの吐出速度を吐出量制御装置４２によって調整することにより、吐出部１０へ供給される塗布液の量を調整する。ここで、別の構成として、吐出量調整ユニット４１として遠隔操作が可能な流量調整弁を吐出部１０と塗布液タンク１３とをつなぐ配管１５の途中に備え、吐出量制御装置４２から与えられる信号に応じて、タンク１３から吐出部１０へ供給される塗布液の流量を調整する構成をとっても良い。
【００２６】
吐出量制御装置４２は、ＣＰＵおよびＲＡＭやＲＯＭを有するコンピュータであり、解析装置３２によって作成された、吐出部１０と基板Ｗとの距離データをもとに、基板Ｗの各計測設定位置における吐出部１０と基板Ｗとの距離に応じた吐出量（基準吐出量）にしたがって、その吐出量分だけ吐出できるように、吐出量調整ユニット４１へ制御信号を発信する。すなわち、吐出部１０と基板Ｗとの距離が長い箇所では、吐出量を多く、短い箇所では、吐出量を少なくするよう、制御信号を発信する。また、この基準吐出量のデータは、後述の記憶装置にあらかじめ記憶されている。
【００２７】
また、本実施形態では、このようにして得られた基準吐出量に対して、基板Ｗの各計測設定位置の傾斜情報に基づいて吐出量を補正して制御信号を発信している。基板Ｗの各計測設定位置の傾斜情報は、各計測設定位置に対してそれと隣り合う計測設定位置との高低差を計算することで求めることが可能であり、基板に対する前記吐出部の進行方向に対し、前記吐出部と基板とが近づく傾斜である場合は、基準吐出量に対して吐出量を少なく、逆に遠のく傾斜である場合は、吐出量を多くするよう補正する。
【００２８】
また、吐出量制御装置４２は、ハードディスクや、ＲＡＭまたはＲＯＭなどのメモリからなる、各種情報を記憶する記憶装置を有しており、距離データや傾斜情報および基準吐出量のデータなどがこの記憶装置に記憶される。
【００２９】
ここで、吐出量制御装置４２と解析装置３２は、両者の機能をまとめて一つのコンピュータで構成されていても良い。
【００３０】
搬送部５０は、一方向に配列されたローラユニット５１を複数有するローラコンベアであって、装置架台２に組み付けられている。このローラコンベアにより、ローラユニット５１の配列方向に基板Ｗを搬送できるようになっている。
【００３１】
ローラユニット５１は、図中のＸ軸方向に延びる軸部材５２と、この軸部材５２の軸方向にほぼ等間隔で固定される複数のローラ５３とを有しており、軸部材５２の長手方向が基板Ｗの搬送方向（Ｙ軸方向）と直交する状態で所定間隔で配列されている。そして、各軸部材５２が同一の高さ位置に設けられており、各ローラ５３すべてが、円盤状でほぼ同径に形成されている。これにより、各ローラ５３の最上位置がほぼ同一高さとなり、このローラ５３の最上位置部分が基板Ｗの裏面に当接することにより、基板Ｗがローラユニット５１のローラ５３上に支持されるようになっている。
【００３２】
また、各軸部材５２の端部には、図示しないプーリが取付けられており、全ての軸部材５２のプーリが図示しないベルトで連結されている。ここで、ベルトを駆動させるモータを作動させると、ベルトが回転することにより、各軸部材５２が軸心回りに回転し、ローラ５３が軸心回りに回転する。これにより、搬送装置５０に支持された基板Ｗがローラユニット５１の配列方向（基板搬送方向）に搬送できるようになっている。
【００３３】
次に、基板表面計測部３０による基板高さデータの取得および吐出部高さ調節部２０による吐出部１０の高さ調整の方法について、図２および図３を用いて説明する。
【００３４】
図２は、高さ測定器３１による基板表面形状測定の概略図である。図２では、３個の高さ測定器３１を用いて基板Ｗの表面形状を測定する状態を表している。３個の高さ測定器３１は、基板の搬送方向と直交する方向（図中のＸ軸方向）にほぼ等間隔に配列されており、これらを用いて連続的に高さ測定を行い、その間に一定速度で基板Ｗを（Ｙ軸方向に）搬送することにより、図中の２点鎖線で示した、Ｙ軸方向の３つの基板表面プロファイル６１を取得することができる。この基板表面プロファイル６１が解析装置３２の記憶装置に保存され、以下の作業が実施される。
【００３５】
例として、１個の高さ測定器３１から得られた基板表面プロファイル６１を図３（ａ）に示す。このプロファイルに表れるデータは、Ｙ軸方向に並んだ各計測設定位置における高さ測定器３１から基板Ｗの表面までの距離である。ここで、搬送装置５０のローラ５３から高さ測定器３１までの距離が図２に示すようにｈであったとすると、この距離ｈから図３（ａ）の各計測設定位置のデータの値を差し引きした値が、基板Ｗの高さとなる。仮に、ある計測設定位置において高さ測定器３１から基板Ｗの表面までの距離がｄであったとすると、このｄをｈから引いた（ｈ−ｄ）が、この計測設定位置における基板Ｗの高さである。このようにして、図３（ａ）で示した全ての計測設定位置のデータに対して距離ｈと差し引きすることにより、解析装置３２は図３（ｂ）に示すような基板高さプロファイル６２を得る。
【００３６】
この基板高さプロファイル６２に対し、ノイズ成分を除去することにより、解析装置３２は図３（ｃ）に示すような、基板高さデータ６３を得る。この基板高さデータ６３が、吐出部１０の高さ調整および吐出量調整を行うための基礎データとなる。
【００３７】
次に、解析装置３２は、基板高さデータ６３から基板高さの最大値であるｔｍａｘを求める。ここで、複数個の高さ測定器３１を用いて複数の基板高さデータ６３を取得している場合は、全ての基板高さデータ６３の中から基板高さの最大値ｔｍａｘを求める。
【００３８】
このようにして得られたｔｍａｘの値に対し、図３（ｄ）に示すように、ローラ５３からみて口金１１がこの基板高さの最大値ｔｍａｘに所定距離Δｔを加えた分だけ高い位置となるように、吐出部高さ調節部２０は、基板Ｗが吐出部１０の下方に到達する前に、吐出部１０の高さを調整する。また、解析装置３２は、吐出部高さ調整部２０がこのような調整の動きをとるよう、図示しない制御装置へ、もしくは直接吐出部高さ調整部２０へ信号を送信する。そして、基板Ｗへの塗布中は吐出部１０の高さが上記の高さで保持されることにより、搬送誤差が生じた場合であっても基板Ｗと口金１１との衝突を防ぎつつ、基板Ｗに近い位置から塗布できるようにしている。また、本実施形態では、この所定距離Δｔは、約６０〜１００ミクロンとしている。
【００３９】
ここで、本発明では、基板Ｗの最大高さは、上記の通り有限個の高さ測定器３１でのプロファイル測定結果から算出しており、基板Ｗの搬送方向と直交する方向（図中のＸ軸方向）の高さ分布は、設置した高さ測定器３１の個数分の点しか確認することができないため、もし、この方向にも不規則な高さ変化があれば、基板Ｗ上で高さが最も高い位置を高さ測定器３１で測定できない可能性がある。これに対し、本発明で塗布対象としている太陽電池パネル向けの基板Ｗは、製作工程上、高さのばらつきは一方向（ローラの回転方向）に大きく現れており、その方向と直交する方向（ローラの長手方向）においては、ばらつきは小さく（具体的には、一方向では６００ミクロン程度の高さのばらつきがあるのに対し、それと直交する方向では、高さのばらつきは１００ミクロン程度である）、また、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように直線的に高さが変化する、もしくは図４（ｃ）に示すように中央付近に最高点があるという特徴がある。したがって、高さのばらつきが大きい方向と基板Ｗの搬送方向（図中のＹ軸方向）とをそろえて搬送し、また、高さ測定器３１を少なくとも基板ＷのＸ軸方向の両端および中央付近を測定するように設置することにより、高さ測定器３１でのプロファイル測定結果から得られる基板Ｗの最大高さｔｍａｘと、基板Ｗの実際の最大高さとに大差は生じないため、上記の通り、ローラ５３からｔｍａｘに所定距離Δｔを加えた分だけ上方になるように口金１１の位置を調整することにより、基板Ｗと口金１１との衝突を防ぐことが可能である。
【００４０】
次に、基板高さデータ６３から、吐出量調整データを算出する方法について、図５に示す。ここで、複数個の高さ測定器３１を用いて複数の基板高さデータ６３を取得している場合は、解析装置３２が同一の基板座標の計測設定位置における各基板高さデータ６３の高さの値を平均し、その平均された高さをその基板座標の計測設定位置における高さの値としてまとめることにより作成した一つの基板高さデータ６３を吐出量の調整に使用する。
【００４１】
この基板高さデータ６３の各計測設定位置における値を、吐出部高さ調節部２０によって調整された後の吐出部１０の高さから差し引きすることにより、解析装置３２は図５（ａ）に示すような、塗布時の吐出部１０と基板Ｗとの距離のデータである距離データ６４を得る。
【００４２】
この距離データ６４は、解析装置３２から吐出量調節部４０の吐出量制御装置４２へ転送され、吐出量制御装置４２は、距離データ６４の各計測設定位置において基板Ｗに対して吐出すべき塗布液の吐出量を決定する。
【００４３】
ここで、上記の吐出すべき塗布液の吐出量とは、吐出部１０と基板Ｗとの距離に応じて定まる量であって、本説明にて基準吐出量と表しており、そのデータは吐出量制御装置４２の記憶装置に記憶されている。この基準吐出量は、それぞれの吐出部１０と基板Ｗとの距離をとって塗布を行った場合に、吐出部１０と基板Ｗとの間に作られる塗布液のビードが途中で途切れることのない吐出量と定義している。具体的には、吐出部１０と基板Ｗとの距離が長い場合、少ない吐出量で吐出を行うと、吐出部１０と基板Ｗとの間に作られる塗布液のビードが細くなり、途中で途切れやすくなる。ビードが途中で途切れると、基板Ｗ上の塗布膜に膜切れが発生してしまうため、膜切れを防ぐためには基準吐出量が多くなっている。ただし、吐出量を多くすると、その吐出量の制御が難しくなり、塗布膜の膜厚にムラが発生するおそれがあるため、吐出部１０と基板Ｗとの距離が短く、吐出量を多くする必要が無い場合は、逆に基準吐出量は少なくなっている。したがって、基板Ｗの高さが低い部分では、吐出部１０と基板Ｗとの距離が長くなるので、塗布液の吐出量を多く、逆に基板Ｗの高さが高い部分では塗布液の吐出量を少なくするように吐出量が調整される。
【００４４】
また、本実施形態では、基板Ｗの傾斜も吐出量の算出に反映し、調整を行っている。基板Ｗのそれぞれの計測設定位置の傾斜情報は、その計測設定位置とそれと隣り合う計測設定位置との高低差を計算することで求めることが可能である。そして、基板に対する前記吐出部の進行方向に対して前記吐出部と基板とが遠のく傾斜である場合は、基準吐出量に対して吐出量を多くして膜切れが起こることをさらに防ぐよう、逆に近づく傾斜である場合は、吐出量を少なくして膜厚が厚くなりすぎることを防ぐよう吐出量の補正を行う。また、傾斜が急峻な場合は、吐出量の補正の増減量を大きく、緩やかな場合は補正の増減量を小さくしている。
【００４５】
以上の吐出量の調整を反映し、吐出量制御装置４２は、距離データ６４をもとに図５（ｂ）に示すような吐出量調整データ６５を得る。そして、基板Ｗへの塗布中、各計測設定位置にて吐出量調整データ６５に定められた吐出量となるよう、吐出量制御装置４２から吐出量調整ユニット４１へ制御信号を発信する。これにより、吐出部１０と基板Ｗとの距離に応じた塗布を行うことが可能である。
【００４６】
ここで、上記の通り吐出量を調整しながら塗布動作が行われることにより、基板Ｗ上の塗布膜の厚みには、ばらつきが生じる。このばらつきは、基板Ｗの厚さのばらつきが大きいほど大きくなる。このばらつきが製品として許容される膜厚のばらつきの値を超えると、基板Ｗが不良品となってしまうので、このような場合を考慮し、塗布前に膜厚のばらつきの許容値を設定し、それを超えないように吐出量制御装置４２が吐出量の変化量を計算し、その範囲内で吐出量の調整を行う方法をとっても良い。この調整の方法について、図６を用いて説明する。
【００４７】
まず、塗布装置１にて塗布動作を行う前に、オペレータが膜厚のばらつきの許容値を吐出量制御装置４２へ入力する。これにより、吐出量制御装置４２が塗布動作時に守るべき吐出量の変化量（最大値と最小値との差）ΔＱを算出する。次に、基板表面計測部３０によって距離データ６４が作成されることにより、吐出量の最大値（吐出部１０と基板Ｗとの距離が最大となる位置において膜切れを起こさないような吐出量、すなわち、その位置における基準吐出量）Ｑｍａｘが計算される。次に、吐出量の最小値（吐出部１０と基板Ｗとの距離が最小となる点での吐出量）が、吐出量の最大値から吐出量制御装置４２により算出された変化量を差し引いた値（Ｑｍａｘ−ΔＱ）として計算され、その最大値と最小値の間の範囲内で、基板Ｗのその他の各位置への吐出量が、吐出部１０との距離および傾斜状況によって決定され、吐出量調整データ６６が得られる。
【００４８】
次に、塗布装置１による塗布動作の動作フローを図７に示す。
【００４９】
まず、塗布装置にて塗布動作を行う前に、オペレータが塗布条件の１つのパラメータとして膜厚ばらつきの許容値を入力する（ステップＳ１）。膜厚ばらつきの許容値が入力されると、解析装置３２は、吐出部１０から基板Ｗへ塗布液を塗布する際の塗布量の変化量を決定する（ステップＳ２）。
【００５０】
次に、上流工程から塗布装置１へ基板Ｗが搬入されると（ステップＳ３）、搬送部５０による塗布装置１内の基板Ｗの搬送動作が開始することで、塗布装置１の動作が開始する（ステップＳ４）。
【００５１】
基板Ｗが搬送され、まず高さ測定器３１の直下に基板Ｗが到達すると（ステップＳ５）、高さ測定器３１による基板Ｗの表面形状測定が行われる（ステップＳ６）。基板Ｗを等速で搬送しながら基板Ｗの表面形状測定を行うことにより、先述の基板表面プロファイル６１が取得できる。この基板表面プロファイル６１のデータは、解析装置３２に送られ、解析装置３２により、基板高さデータ６３が作成される（ステップＳ７）。
【００５２】
次に、ステップＳ７で作成された基板高さデータ６３をもとに、吐出部１０が基板Ｗへの塗布を行うときの吐出部１０の高さが解析装置３２により決定される（ステップＳ８）。この吐出部１０の高さの値は、吐出部高さ調節部２０の制御装置へ送られ、吐出部高さ調節部２０はこの制御装置に制御されて吐出部１０を所定の高さ、すなわち吐出部１０と基板Ｗとが衝突しない高さになるように調整する（ステップＳ９）。この調整動作を基板Ｗが吐出部１０の直下に到達する前に完了させることにより、吐出部１０の口金１１と基板Ｗとが衝突することを防ぐことができる。
【００５３】
次に、基板高さデータ６３をもとに解析装置３２により作成された距離データ６４が吐出量制御装置４２へ転送され、この距離データ６４をもとに吐出量制御装置４２が吐出量調整データ６５または吐出量調整データ６６を作成する（ステップＳ１０）。
【００５４】
そして、吐出部１０の直下に基板Ｗが到達すると（ステップＳ１１）、基板Ｗへの塗布液の塗布が開始される（ステップＳ１２）。
【００５５】
基板Ｗへの塗布は、基板Ｗを搬送させながら行うが、先述の通り、吐出量調整データ６５または吐出量調整データ６６にしたがって塗布液の吐出量を調整しながら塗布を行っている。具体的には、まず、吐出量調整データ６５または吐出量調整データ６６で求められた各基板座標における吐出量にしたがい、吐出量制御装置４２によって吐出量調整ユニット４１が制御され、タンク１３から吐出部１０へ供給される塗布液の流量（吐出量）が調整される（ステップＳ１３）。そして、調整された吐出量で吐出部１０が基板Ｗへ塗布液を吐出する（ステップＳ１４）。このステップＳ１３とステップＳ１４の動作を、基板Ｗへの塗布が終了するまで繰り返し行っている。
【００５６】
最後に、基板Ｗへの塗布が完了すると（ステップＳ１５）、基板Ｗは搬送部５０によってさらに搬送され、下流工程へ搬出される（ステップＳ１６）。以上の一連の動作により、塗布装置１による基板Ｗへの塗布動作が完了する。
【００５７】
以上説明した通りの塗布装置によれば、口金と基板とが衝突することを防止し、かつ塗布膜に膜切れが発生することのない安定した塗布を行うことができる。
【００５８】
また、ここまでの説明では、図３（ｃ）に示したように、基板表面プロファイル６１から基板高さデータ６３を一度作成し、そのデータをもとに吐出量調整データ６５または吐出量調整データ６６を作成していたが、基板高さデータ６３を作成せずに直接基板表面プロファイル６１から吐出量調整データ６５または吐出量調整データ６６を作成しても良い。この場合、まず、ノイズ除去を実施した一つまたは複数の直接基板表面プロファイル６１から、高さ測定器３１と基板Ｗとの距離が最も短い点を求めることにより、吐出部高さ調節部２０により調整すべき塗布時の吐出部１０の高さが求まる。具体的には、その最も短い距離の値と、あらかじめ設定してある所定の値（先述のΔｔ）との差を、図２に示したローラ５３と高さ測定器３１との距離ｈから差し引きした値が、塗布時の吐出部１０の高さとして得られる。そして、高さ測定器３１の高さと塗布時の吐出部１０の高さとの差の値を基板表面プロファイル６１のデータから差し引きすることにより、塗布時の吐出部１０と基板Ｗとの距離のデータである距離データ６４が得られるので、先述の通りの方法を実施することにより吐出量調整データ６５または吐出量調整データ６６を作成することが可能である。
【００５９】
また、搬送部５０は、ローラコンベアだけでなく、リニアステージ、ボールネジなどの直動機構を用いても良い。本実施形態では、ローラコンベアを採用することにより、上流工程および下流工程との基板Ｗの受け渡しの時間を短縮し、タクトアップを図っている。この場合、基板Ｗの搬送中にローラ５３と基板Ｗとがすべる可能性があり、搬送精度が他の直動機構と比べて良くないため、本発明の通り基板Ｗに対して衝突を起こすことのない位置へ吐出部１０を移動させ、塗布液を塗布することは、口金１１の破損を防ぐ方法として非常に有用である。
【００６０】
また、搬送部５０によって基板Ｗを吐出部１０および基板表面計測部３０の下方を搬送させる方法以外に、吐出部１０および基板表面計測部３０が移動軸を持ち、固定支持された基板Ｗの上方をそれぞれが走行しながら基板Ｗの基板表面高さ測定および基板Ｗへの塗布を行う構成としても良い
【符号の説明】
【００６１】
１ 塗布装置
２ 装置架台
１０ 吐出部
１１ 口金
１２ 吐出部架台
１３ 塗布液タンク
１４ ポンプ
１５ 配管
１６ 塗布膜
２０ 吐出部高さ調節部
３０ 基板表面計測部
３１ 高さ測定器
３２ 解析装置
４０ 吐出量調節部
４１ 吐出量調整ユニット
４２ 吐出量制御装置
５０ 搬送部
５１ ローラユニット
５２ 軸部材
５３ ローラ
６１ 基板表面プロファイル
６２ 基板高さプロファイル
６３ 基板高さデータ
６４ 距離データ
６５ 吐出量調整データ
６６ 吐出量調整データ
Ｗ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に塗布液を塗布する塗布装置であって、
基板上の塗布領域へ塗布液を吐出する口金を有する吐出部と、
前記吐出部の高さを調節する吐出部高さ調節部と、
前記塗布領域内の計測設定位置の高さを計測する基板表面計測部と、
前記吐出部から吐出される塗布液の吐出量を調節する吐出量調節部と、
を備え、
前記基板表面計測部は、塗布動作を行う前に、前記塗布領域内の各計測設定位置の高さを計測することにより、各計測設定位置の高さ情報をあらかじめ取得し、
前記吐出部高さ調節部は、前記各計測設定位置の高さ情報に基づいて、基板の最も高い点よりも所定距離分上方に前記口金が位置するよう、塗布動作前に前記口金の高さを調節し、
前記吐出部は、基板に対し水平方向に相対的に移動しながら塗布動作を行い、
前記吐出量調節部は、前記吐出部と基板との距離に応じて定められる吐出量である基準吐出量の情報をあらかじめ備え、前記各計測設定位置の高さ情報および該基準吐出量の情報に基づいて、前記吐出部から前記塗布領域内の各位置へ吐出すべき塗布液の吐出量を塗布動作中に調節しながら、塗布を行うことを特徴とする、塗布装置。
【請求項２】
前記基板表面計測部は、前記各計測設定位置の高さ情報に基づき、それと隣り合う計測設定位置の高さ情報との差異を計算することにより、各位置の傾斜情報をさらに算出し、
前記吐出量調節部は、前記基準吐出量に加えて、前記各位置の傾斜情報に基づいて、前記塗布領域内の各計測設定位置へ吐出すべき塗布液の吐出量の調整を行い、基板に対する前記吐出部の進行方向に対し、前記吐出部と基板とが近づく傾斜である場合は、前記基準吐出量に対して吐出量を少なく、遠のく傾斜である場合は、前記基準吐出量に対して吐出量を多く補正して調整することを特徴とする、請求項１に記載の塗布装置。
【請求項１】
基板に塗布液を塗布する塗布装置であって、
基板上の塗布領域へ塗布液を吐出する口金を有する吐出部と、
前記吐出部の高さを調節する吐出部高さ調節部と、
前記塗布領域内の計測設定位置の高さを計測する基板表面計測部と、
前記吐出部から吐出される塗布液の吐出量を調節する吐出量調節部と、
を備え、
前記基板表面計測部は、塗布動作を行う前に、前記塗布領域内の各計測設定位置の高さを計測することにより、各計測設定位置の高さ情報をあらかじめ取得し、
前記吐出部高さ調節部は、前記各計測設定位置の高さ情報に基づいて、基板の最も高い点よりも所定距離分上方に前記口金が位置するよう、塗布動作前に前記口金の高さを調節し、
前記吐出部は、基板に対し水平方向に相対的に移動しながら塗布動作を行い、
前記吐出量調節部は、前記吐出部と基板との距離に応じて定められる吐出量である基準吐出量の情報をあらかじめ備え、前記各計測設定位置の高さ情報および該基準吐出量の情報に基づいて、前記吐出部から前記塗布領域内の各位置へ吐出すべき塗布液の吐出量を塗布動作中に調節しながら、塗布を行うことを特徴とする、塗布装置。
【請求項２】
前記基板表面計測部は、前記各計測設定位置の高さ情報に基づき、それと隣り合う計測設定位置の高さ情報との差異を計算することにより、各位置の傾斜情報をさらに算出し、
前記吐出量調節部は、前記基準吐出量に加えて、前記各位置の傾斜情報に基づいて、前記塗布領域内の各計測設定位置へ吐出すべき塗布液の吐出量の調整を行い、基板に対する前記吐出部の進行方向に対し、前記吐出部と基板とが近づく傾斜である場合は、前記基準吐出量に対して吐出量を少なく、遠のく傾斜である場合は、前記基準吐出量に対して吐出量を多く補正して調整することを特徴とする、請求項１に記載の塗布装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１４８２０４（Ｐ２０１２−１４８２０４Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４３２（Ｐ２０１１−６４３２）
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
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