溶液の供給装置及び供給方法
【課題】ノズルから吐出される溶液の重量を高精度に測定することができるよう易の供給装置を提供することにある。
【解決手段】基板を保持するテーブル３と、このテーブルの上方に配置され基板に液滴状の溶液を吐出して塗布する複数のノズルと、ノズルの下方に位置決め可能に設けられ複数のノズルから同時に吐出される複数の液滴状の溶液のうち、１つのノズルから吐出された溶液だけを通過させる遮蔽部材２８と、遮蔽部材を通過した溶液の重量を測定する電子天秤を具備する。
【解決手段】基板を保持するテーブル３と、このテーブルの上方に配置され基板に液滴状の溶液を吐出して塗布する複数のノズルと、ノズルの下方に位置決め可能に設けられ複数のノズルから同時に吐出される複数の液滴状の溶液のうち、１つのノズルから吐出された溶液だけを通過させる遮蔽部材２８と、遮蔽部材を通過した溶液の重量を測定する電子天秤を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はインクジェット方式によって溶液をノズルから液滴状に吐出させて基板に塗布する溶液の供給装置及び供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。この成膜プロセスでは、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液滴状にして吐出させて基板の板面に供給塗布する、インクジェット方式による供給装置が用いられている。
【０００４】
インクジェット方式による供給装置は、基板を搬送するテーブルを有しており、このテーブルの上方には、上記ノズルが穿設されたノズルプレートを有する複数の塗布ヘッドが基板の搬送方向に対して直交する方向に沿ってたとえば千鳥状に設けられている。それによって、搬送される基板の上面には複数のノズルから液滴状の溶液が搬送方向と交差する方向に所定間隔で噴射塗布される。
【０００５】
基板に溶液を噴射塗布する場合、基板に塗布される溶液の塗布パターンに応じてノズルからの溶液の噴射を制御するようにしている。ノズルからの溶液の噴射を制御するには、塗布データとして上記塗布パターンの座標データを設定し、その座標データに基づいて各塗布ヘッドのノズルに対向して設けられた圧電素子への通電を制御することで、塗布パターンに対向するノズルから溶液を噴射させるということが行なわれている。
【０００６】
ノズルから溶液を吐出させて基板に所定の塗布パターンで機能性薄膜を塗布する場合、上記機能性薄膜を基板に均一の厚さで形成することが要求される。機能性薄膜の厚さを均一にするためには、基板上に必要量の溶液を精度良く塗布することが要求される。
【０００７】
しかしながら、複数のノズルから吐出される溶液の量は、各圧電素子に同じ電圧を印加したとしても、ノズルプレートに形成されたノズル孔の加工誤差などによって異なることがある。
【０００８】
そこで、特許文献１には、次に示すような方法を用いてノズルからの溶液の吐出量の調整を行なうことが提案されている。
１つは、カメラによる撮像画像をもとに各ノズルから吐出される溶液の量を目標値に調整する方法である。
【０００９】
この方法は、まず、塗布ヘッドに設けられた複数のノズルのうち選択した１つから溶液を吐出させる。このときノズルから吐出された溶液をカメラで撮像し、この撮像画像から得た液滴の投影面積から液体の体積を概算する。この算出結果をフィードバックして液滴の体積が目標とする値となるように吐出量を調整する。これを塗布ヘッドの全てのノズルに対して行なう。
【００１０】
他の１つは、電子天秤の測定値を頼りに基板上に必要量の溶液を塗布する方法である。この方法は、基板を電子天秤の受けに載せ、まず、この基板上に目標値よりも少ない量の溶液を塗布する。そして、塗布された溶液の総量を電子天秤にて実測し、目標値との差を求める。この差をなくす分だけ溶液の塗布を繰り返す。
【特許文献１】特開２００５−４０６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上述のような方法により、基板上に形成される機能性薄膜の品質の向上を図ることが可能である。しかしながら、液晶表示装置は年々大型化、高精細化する傾向にあることから、機能性薄膜の品質の要求レベルはますます高まることが予想される。
【００１２】
そこで、本発明は、各ノズルからの溶液の吐出量を精度良く調整することにより、塗布品質をより向上させることができる溶液の供給装置及び供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、溶液をインクジェット方式によって吐出させて基板に塗布する溶液の供給装置であって、
上記基板を保持するテーブルと、
搬送される基板の上方に配置され上記基板に液滴状の溶液を吐出して塗布する複数のノズルと、
上記ノズルの下方に位置決め可能に設けられ複数のノズルから同時に吐出される複数の液滴状の溶液のうち、１つのノズルから吐出された溶液だけを通過させる遮蔽部材と、
この遮蔽部材を通過した溶液の重量を測定する測定手段と
を具備したことを特徴とする溶液の供給装置にある。
【００１４】
上記測定手段の測定に基づいて各ノズルから吐出される溶液の重量が同じになるよう設定する制御手段を備えていることが好ましい。
【００１５】
ベースを有し、このベースには上記テーブルを所定方向に移動可能にガイドするガイドレールが設けられ、上記遮蔽部材と上記測定手段は上記ガイドレールにガイドされて上記所定方向に移動可能とされるとともにこの所定方向と交差する方向に移動可能に設けられていることが好ましい。
【００１６】
上記遮蔽部材には、上記所定方向及び所定方向と交差する方向の位置を検出する位置決めセンサが設けられ、この位置決めセンサの検出に基づいて上記遮蔽部材は上記ノズルに対して位置決めされることが好ましい。
【００１７】
上記遮蔽部材には、この遮蔽部材を上記ノズルの下方で上記所定方向と交差する方向に移動させたときに上記ノズルの開口面に付着した溶液を清掃除去する清掃部材が設けられていることが好ましい。
【００１８】
上記遮蔽部材には、上記溶液が貯留される液溜まり部が形成され、この液溜まり部には溶液を排出する排液管が接続されていることが好ましい。
【００１９】
この発明は、複数のノズルを有し、これら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る溶液の供給方法であって、
複数のノズルから液滴状の溶液を同時に吐出させる工程と、
各ノズルから同時に吐出された複数の液滴状の溶液のうちの１つのノズルから吐出された溶液だけを取り出してその重量を測定するとともに、その測定を各ノズルから吐出される溶液に対して行なう工程と、
複数のノズルから吐出された液滴状の溶液の重量を比較してそれぞれの溶液の重量が同じになるよう設定する工程と
を具備したことを特徴とする溶液の供給方法にある。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、溶液を複数のノズルから同時に吐出させ、そのうちの１つのノズルから吐出される溶液の重量を測定する。そのため、基板に溶液を塗布するときと同じ条件でノズルから吐出された溶液の重量を測定できるから、測定精度を向上させることが可能となり、それによって塗布品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１に示す溶液の塗布装置はベース１を備えている。このベース１上には所定間隔で平行に離間した一対のガイドレール２が所定方向沿って設けられている。このガイドレール２には載置テーブル３が走行可能に設けられ、たとえばリニアモータなどの図示しない駆動源によって駆動されるようになっている。載置テーブル３の駆動方向を図１に矢印で示すＸ方向とする。載置テーブル３の上面にはたとえば液晶表示装置に用いられるガラス製の基板Ｗが供給され、静電チャックや真空吸着などの手段によって吸着保持され支持される。
【００２３】
上記ベース１のＸ方向の中途部には、Ｘ方向と直交するＹ方向の両端部に支柱４が立設されている。一対の支柱４の一側面と他側面にはＸ方向に対して所定間隔で対向した２枚の取付け板５がＹ方向に沿って架設されている。各取付け板５の内面には複数、この実施の形態ではそれぞれ４つの塗布ヘッド７が保持されている。つまり、２枚の取付け板５の内面には合計で８つの塗布ヘッド７が千鳥状に設けられている。
【００２４】
各塗布ヘッド７は図４に示すようにヘッド本体８を備えている。ヘッド本体８は筒状に形成され、その下面開口は可撓板９によって閉塞されている。この可撓板９はノズルプレート１１によって覆われており、このノズルプレート１１と上記可撓板９との間に複数の液室１２が形成されている。
【００２５】
各液室１２は、ノズルプレート１１内に形成された主管路１１Ａに不図示の枝管路を介してそれぞれ連通されていて、主管路１１Ａからこの枝管路を介して溶液が各液室１２に供給される。主管路１１Ａは、一端が後述する給液孔１３に接続され、他端が後述する回収孔１７に接続される。
【００２６】
上記ヘッド本体８の長手方向一端部には上記液室１２に連通する上記給液孔１３が形成されている。この給液孔１３から上記液室１２にはたと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される。それによって、上記液室１２内は溶液で満たされるようになっている。
【００２７】
図５に示すように、上記ノズルプレート１１には、基板Ｗの搬送方向に直交する方向に沿って複数、この実施の形態では３７個のノズル１４が千鳥状に穿設されている。図４に示すように、上記可撓板９の上面には上記各ノズル１４にそれぞれ対向する複数の圧電素子１５が設けられている。
【００２８】
各圧電素子１５は上記ヘッド本体８内に設けられた駆動回路部１６によって後述するように駆動電圧が供給される。それによって、圧電素子１５は伸縮し、可撓板９を部分的に変形させるから、その圧電素子１５に対向位置するノズル１４から溶液が搬送される基板Ｗの上面に噴射塗布される。
なお、圧電素子１５に印加する電圧の強さやパルス幅を変えて圧電素子１５の作動量を制御すれば、各圧電素子１５が対向するノズル１４からの溶液の吐出量を変えることができる。
【００２９】
図４に示すように、上記ヘッド本体８の長手方向他端部には上記液室１２に連通する上記回収孔１７が形成されている。上記給液孔１３から液室１２に供給された溶液は、上記回収孔１７から回収することができるようになっている。すなわち、各塗布ヘッド７は上記液室１２に供給された溶液をノズル１４から噴射させるだけでなく、上記液室１２を通じて上記回収孔１７から回収することが可能となっている。
なお、各塗布ヘッド７の給液孔１３には溶液供給管２１が接続され、回収孔１７には溶液回収管２２が接続されている。
【００３０】
上記ガイドレール２には上記載置テーブル３と同様、図示しないリニアモータなどの駆動源によってＸ方向に、しかも上記載置テーブル３とは別々に駆動可能な計測用テーブル２５が設けられている。この計測用テーブル２５には第１の可動体２６と第２の可動体２７とが計測用テーブル２５の長手方向である、Ｙ方向に沿って移動可能に設けられている。第１、第２の可動体２６，２７はたとえばリニアモータなどの図示せぬ駆動源によってそれぞれ別々にＹ方向に駆動することができるようになっている。
【００３１】
第１、第２の可動体２６，２７は上載置部２６ａ，２７ａと、下載置部２６ｂ，２７ｂが上下方向に所定間隔で設けられている。上載置部２６ａ，２７ａには矩形状の遮蔽部材２８が設けられ、下載置部２６ｂ，２７ｂには電子天秤２９が設けられている。
【００３２】
上記遮蔽部材２８は図３（ａ），（ｂ）に示すように上面に開口した矩形凹状の液溜まり部３１が形成されている。この液溜まり部３１のＸ方向に沿う一端部のＹ方向中途部には円錐状の凸部３３が設けられ、この凸部３３には通過孔３２が厚さ方向に貫通して形成されている。この通過孔３２は塗布ヘッド７の１つのノズル１４から吐出される液滴状の溶液だけが通過する大きさに形成されている。
【００３３】
たとえば、塗布ヘッド７に直径が０．１ｍｍのノズル１４が１ｍｍ間隔で形成されているとすると、上記通過孔３２はたとえば０．２〜０．４ｍｍの直径で形成されている。それによって、塗布ヘッド７の複数のノズル１４から溶液を同時に吐出させても、通過孔３２に対向するノズルから吐出された溶液だけが通過孔３２を通過し、他のノズル１４から吐出された溶液は上記液溜まり部３１に溜まるようになっている。液溜まり部３１に溜まった溶液は通過孔３２が凸部３３に形成されているため、この凸部３３によって通過孔３２に流れ込むのが阻止されるようになっている。
【００３４】
上記液溜まり部３１のＹ方向に沿う寸法は上記塗布ヘッド７のノズル１４の列におけるＹ方向に沿う長さ寸法の約２倍或いはそれ以上の大きさに設定されている。それによって、塗布ヘッド７のＹ方向の末端に位置するノズル１４を通過孔３２に対向させてその塗布ヘッド７のすべてのノズル１４から溶液Ｌを吐出させても、通過孔３２に対向したノズル１４以外のノズル１４から吐出された溶液は上記液溜まり部３１に吐出させることができる。
【００３５】
上記通過孔３２を通過した溶液は上記電子天秤２９の受け部２９ａ（図２に示す）に滴下する。それによって、複数のノズル１４から同時に溶液を吐出させても、１つのノズル１４から吐出された溶液だけの重量が上記電子天秤２９によって計測することが可能となっている。
【００３６】
上記遮蔽部材２８の上面には、位置決めセンサとしてＹ方向に沿う一辺に一対の第１のセンサ３４が設けられ、Ｘ方向に沿う一辺には第２のセンサ３５が設けられている。第１、第２のセンサ３４，３５はたとえば投光部と受光部を有する反射型の光センサであって、上記遮蔽部材２８が塗布ヘッド７の下方に駆動されたときに、この塗布ヘッド７のＹ方向に沿う一側と、Ｘ方向に沿う一側を検出する。それによって、第１、第２の可動体２６，２７を塗布ヘッド７に対してＸ、Ｙ方向に位置決めできるようになっている。
【００３７】
上記液溜まり部３１の上記通過孔３２から所定寸法離れた位置には排液孔３６が形成されている。この排液孔３６には排液管３７が接続されている。それによって、上記通過孔３２と対向しないノズル１４から上記液溜まり部３１に吐出された溶液Ｌは上記排液管３７を通じて排出されるようになっている。
【００３８】
さらに、上記液溜まり部３１のＹ方向の一端部にはゴムなどの弾性材によってブレード状に形成された清掃部材３９がＸ方向に沿って設けられている。第１、第２の可動体２６，２７がヘッド７の下方でＹ方向に沿って駆動されると、上記清掃部材３９によってノズル１４の開口面であるヘッド７の下面が擦られる。それによって、ヘッド７の下面に付着した溶液Ｌが清掃されることになる。
【００３９】
図６は溶液の供給装置の制御回路図で、同図中７１は制御装置である。この制御装置７１はヘッドコントローラ７２、ノズルコントローラ７３を制御するとともに、上記第１、第２の可動体２６，２７に設けられた第１、第２のセンサ３４，３５からの信号によって第１、第２の可動体２６，２７をＸ、Ｙ方向に位置決め駆動し、遮蔽部材２８に設けられた通過孔３２をヘッド７に設けられた複数のノズル１４に順次対向位置させる。
【００４０】
上記コントローラ７２，７３は上記載置テーブル３のＸ、Ｙ座標を検出する図示しないエンコーダからの検出信号に基づいて駆動信号をマスタユニット７４に出力する。このマスタユニット７４は、第１のＣＰＵ７５、第１のトランシーバ７６、２４Ｖの直流電圧を供給する電源７７を有し、複数の塗布ヘッド７のノズル３４からの溶液Ｌの噴射を制御する。
【００４１】
各塗布ヘッド７には上述した駆動回路部１６が設けられている。この駆動回路部１６には第２のＣＰＵ８２が設けられている。この第２のＣＰＵ８２には上記第１のＣＰＵ７５からの同期パルスが入力されるとともに、上記第１のトランシーバ７６と通信する第２のトランシーバ８３を介して上記ノズルコントローラ７３から駆動信号が入力される。
【００４２】
上記第１のＣＰＵ７５は、上記テーブル３のＸ方向の移動量に基づく図示しないＸエンコーダからの複数のパルス信号に対し、上記制御装置７１及び上記塗布ヘッドコントローラ７２を介して１つの同期パルスを上記第２のＣＰＵ８２に出力するようになっている。
【００４３】
第２のＣＰＵ８２には塗布データが格納されたメモリ８４が接続されている。この塗布データは、上記第１のＣＰＵ７５からの同期パルス信号が駆動回路部１６の第２のＣＰＵ８２に入力されることで、この第２のＣＰＵ８２に読み出される。第２のＣＰＵ８２に読み出された塗布データはシリアル・パラレルデータ変換部８５に出力される。
【００４４】
シリアル・パラレルデータ変換部８５には第１の変圧部８６が接続されている。この第１の変圧部８６は、上記マスタユニット７４の電源７７からの２４Ｖの電圧を、上記第２のＣＰＵ８２からの電圧指令に応じて０〜９０Ｖの電圧に変圧し、上記シリアル・パラレルデータ変換部８５に出力する。このシリアル・パラレルデータ変換部８５には上記各塗布ヘッド７に設けられた複数の圧電素子１５が接続されている。
【００４５】
第１のＣＰＵ７５から第２のＣＰＵ８２に同期信号が入力されると、上記シリアル・パラレルデータ変換部８５には上記第２のＣＰＵ８２から発振信号が出力される。それによって、メモリ８４からの塗布データに基づく所定の圧電素子１５に第１の変圧部８６からの電圧が印加されるから、その圧電素子１５に対応するノズル１４から溶液が噴射されることになる。
【００４６】
つぎに、上記構成の塗布装置の各塗布ヘッド７に設けられたノズル１４からの溶液の吐出量を測定して設定する手順を説明する。基板Ｗに溶液を塗布する場合、基板Ｗを上面に載置した載置テーブル３は図１に実線で示す位置から鎖線で示す位置までＸ方向に移動される。そして、基板Ｗが塗布ヘッド７の下方を通過するときに、各塗布ヘッド７のノズル１４から溶液が吐出されることで行われる。
【００４７】
上記ノズル１４からの溶液の吐出量を測定して設定する場合、まず、載置テーブル３を、図１に実線で示すようにヘッド７の下方から退避させたならば、測定用テーブル２５をＸ方向に駆動して第１、第２の可動体２６，２７をそれぞれヘッド７の下方に位置させる。
【００４８】
制御装置７１は、第１、第２の可動体２６，２７をそれぞれ塗布ヘッド７の下方に位置付けたならば、まず、測定用テーブル２５を駆動させて各可動体２６，２７、すなわち遮蔽部材２６に設けられた第１のセンサ３４をＸ方向に予め設定された範囲で移動させる。制御装置７１は、この移動中における第１のセンサ３４の出力信号と測定用Ｙテーブル２５に付随して設けられた不図示の位置検出器の出力信号とから、塗布ヘッド７のＹ方向に沿う図示右側の位置を検出する。
【００４９】
塗布ヘッド７のＹ方向の端部位置を求めたならば、今度は、各可動体２６，２７をそれぞれ駆動させて遮蔽部材２８に設けられた第２のセンサ３５をＹ方向に予め設定された範囲で移動させる。制御装置７１は、この移動中における第２のセンサ３５の出力信号と各可動体２６，２７に付随して設けられた不図示の位置検出器の出力信号とから塗布ヘッド７のＸ方向に沿う図示上側の端部の位置を検出する。
【００５０】
そして、制御装置７１は、各ヘッド７について求めたＸ方向の端部位置とＹ方向の端部位置とから、塗布ヘッド７と各可動体２６，２７との位置関係を求める。
【００５１】
塗布ヘッド７上における各ノズル１４の位置情報と遮蔽部材２８上における通過孔３２の位置情報とは設計データにより既知であるから、制御装置７１は、予め設定されたこの既知の位置情報と、上述で求めた塗布ヘッド７と各可動体２６，２７との位置関係とから、各ノズル１４と通過孔３２との相対位置を求める。
【００５２】
このようにして求めた各ノズル１４と通過孔３２との相対位置に従って、制御装置７１は、第１、第２の可動体２６，２７をそれぞれの遮蔽部材２８に設けられた通過孔３２が各ヘッド７の３７個のノズル１４に対して順次対向するよう位置決めする。
【００５３】
なお、遮蔽部材２８にはＹ方向に沿って２つの第１のセンサ３４が設けられている。そのため、２つの第１のセンサ３４によって塗布ヘッド７のＸ方向に対する傾き角度を検出することができるから、そのことによって塗布ヘッド７の位置認識をより精度よく行うことが可能となる。
【００５４】
上記通過孔３２がヘッド７の３７個のノズル１４のうちの１つに対向すると、そのヘッド７の３７個のノズル１４から溶液が同時に吐出される。そして、通過孔３２に対向する１つのノズル１４から吐出された溶液だけが上記通過孔３２を通過して電子天秤２９の受け部２９ａに滴下して重量が測定される。測定された溶液の重量は制御装置７１に入力され、図示しない記憶部に記憶される。最初のノズル１４を１番目のノズル１４とする。
【００５５】
なお、制御装置７１は、１番目のノズル１４から溶液が吐出される前と吐出された後とでの電子天秤２９の出力値の差から受け部２９ａに滴下された溶液の重量を算出する。例えば、各ノズル１４から１０００回液滴を吐出させた場合、受け部２９ａには１０００滴の溶液が滴下されることとなる。制御装置７１は、この１０００滴の液滴が滴下される前と後とでの電子天秤２９の出力値の差を求め、この差を１０００で割った値を１番目のノズル１４から吐出される１滴の液滴の重量として求める。そして、この液滴１滴分の重量が制御装置７１の記憶部に記憶される。
【００５６】
なお、通過孔３２に対向する１つのノズル１４以外の３６個のノズル１４から吐出された溶液は遮蔽部材２８の液溜まり部３１に吐出され、そこから排液孔３６を通じて排液管３７に排出される。
【００５７】
つぎに、第１、第２の可動体２６，２７を駆動して通過孔３２を２番目のノズル１４に対向させてヘッド７の３７個のノズル１４から溶液を同時に吐出させる。それによって、２番目のノズル１４から吐出された溶液だけが通過孔３２を通過してその重量が電子天秤２９によって測定される。以下、同様にして３番目〜３７番目までのノズル１４から吐出される溶液の重量が測定される。
【００５８】
このようにして、１つのヘッド７の３７個のノズル１４からそれぞれ吐出される溶液の重量が測定されると、それらの重量が制御装置７１の図示しない比較部によって目標値とする重量と比較される。各ノズル１４から吐出された溶液の重量が目標とする重量に対して許容値以上の差があると、そのことが第２のＣＰＵ８２に出力される。目標とする重量は、制御装置７１の図示しない記憶部に予め記憶させておく。
【００５９】
それによって、第２のＣＰＵ８２は、各ノズル１４から吐出される溶液が目標とする重量の許容値内となるよう、第１の変圧部８６からシリアル・パラレルデータ変換部８５を介して各ノズル１４に対向する圧電素子１５に印加する電圧値或いは電圧のパルス幅を制御する。
【００６０】
例えば、圧電素子１５に印加する電圧値を制御してノズル１４から吐出される溶液の量を調整する場合、第２のＣＰＵ８２のメモリ８４に電圧補正量を予め記憶させておく。そして、第２のＣＰＵ８２は、制御装置７１から送られた溶液の重量の差が正（測定した重量が目標とする重量よりも大）のときには、吐出量を減じる必要があるので、圧電素子１５に印加する電圧値を電圧補正量分だけ下げるように第１の変圧部８５を制御する。反対に、溶液の重量の差が負（測定した重量が目標とする重量よりも小）のときには、吐出量を増やす必要があるから、第２のＣＰＵ８２は、圧電素子１５に印加する電圧値を電圧補正量分だけ上げるように第１の変圧部８５を制御する。
【００６１】
このようにして、各ノズル１４からの溶液の吐出量を補正したならば、上述と同様の手段により、再度各ノズル１４から吐出される溶液の重量を測定し、目標とする重量と比較する動作が制御装置７１によって行なわれる。比較の結果、全てのノズル１４において吐出される溶液の重量が目標とする重量の許容値内であれば調整を完了し、許容値を外れていれば、全てのノズル１４から吐出される溶液の重量が目標とする重量の許容値内となるまで繰り返し調整が行なわれる。
【００６２】
このようにして、１つの塗布ヘッド７の各ノズル１４について吐出量の設定動作が完了したら、他の塗布ヘッド７についても同様にして制御装置７１によって吐出量の設定動作が行なわれる。
【００６３】
上述したように、本実施例によれば、１つのヘッド７に設けられた複数のノズル１４の全てから溶液を同時に吐出させ、そのときに遮蔽部材２８の通過孔３２に対向する１つのノズル１４から吐出された溶液Ｌだけを、上記通過孔３２を通過させて電子天秤２９で重量を測定するようにした。そして、そのような測定をヘッド７の３７個のノズル１４に対して順次行うようにした。
【００６４】
図４に示すように、単一の種管路１１Ａに対して複数の液室１２が連通される構造の塗布ヘッド７においては、複数のノズル１４のうち、１つのノズル１４から溶液を吐出させた場合と、全てのノズル１４から同時に溶液を吐出させた場合とでは、圧電素子１５に印加する電圧値を同じにしたとしても、前者よりも後者でノズル１４から吐出される溶液の量が少なくなる現象、所謂クロストークが生じることがある。
【００６５】
このような場合、複数のノズルのうち選択した１つのノズル１４だけから溶液を吐出させて吐出量の設定を行なうと、溶液を実際に基板Ｗに塗布するにあたり全てのノズル１４から溶液を同時に吐出させた際に、吐出量が少なくなるという問題が生じる。
【００６６】
上述したように、各ノズル１４から吐出される溶液の重量を、溶液を実際に基板Ｗに塗布するときと同じ条件下で測定できるから、その測定に基づいて各ノズル１４から吐出される溶液の重量を設定すれば、基板Ｗに溶液を塗布するときに各ノズル１４から吐出される溶液の重量を必要とする値にすることができる。つまり、基板Ｗに対して均一な所望の厚さの機能性薄膜を形成することができる。
【００６７】
遮蔽部材２８にはＸ方向に沿って清掃部材３９が設けられている。そのため、各ノズル１４から吐出される溶液の重量を測定するため、第１、第２の可動体２６，２７を塗布ヘッド７の下方をＹ方向に駆動すると、清掃部材３９は先端部が塗布ヘッド７の下面を擦りながら移動することになるから、ノズル１４の開口面に付着した溶液を清掃することができる。
【００６８】
例えば、ノズル１４からの溶液の吐出量を測定して設定する設定動作において、１つのノズル１４についての測定が完了するごとに、可動体２６，２７をＹ方向に往復動させて塗布ヘッド７の下面全体を払拭する。なお、このとき、上載置部２６ａ，２７ａを可動体２６，２７に対して不図示のエアシリンダ等の駆動装置にて昇降可能としておき、上述の往復動のうち、往動時には上載置部２６ａ，２７ａを上昇端に移動させて清掃部材３９の上端が塗布ヘッド７の下面に接触する払拭位置に、復動時には上載置部２６ａ，２７ａを下降端に移動させて清掃部材３９の上端が塗布ヘッド７の下面に接触することのない待機位置に位置付けるようにする。
【００６９】
ノズル１４からの溶液の吐出を繰り返すうちに、塗布ヘッド７の下面に溶液が付着してくることが知られている。しＳて、溶液の付着量が増加してくると、その溶液に異よってノズル１４の開口が塞がれ、ノズル１４からの溶液の吐出が妨げられることがある。
【００７０】
そこで、上述のように、吐出量の設定動作中、清掃部材３９で塗布ヘッド７の下面を払拭するようにすると、塗布ヘッド７の下面に付着した溶液によってノズル１４が塞がれることが防止できるので、各ノズル１４からの吐出量の測定及び設定をより精度良く行なうことができる。
【００７１】
また、各ノズル１４から吐出された溶液の重量を直接測定するようにしたので、吐出量を精度良く測定でき、各ノズル１４からの吐出量を必要とする吐出量に正確に合わせることができる。その結果、基板Ｗに対して溶液を塗布するときには、溶液を均一な塗布量で塗布でき、ムラの無い均一厚さの機能性薄膜を形成することが可能となる。
【００７２】
上記一実施の形態では計測用テーブルに２つの可動体を設け、２つのヘッドのノズルから吐出される溶液の重量を同時に測定できるようにしたが、計測用テーブルに設けられる可動体の数は限定されず、１つ或いは３つ以上であっても差し支えない。
【００７３】
また、各ノズル１４から吐出される溶液の重量が同じになるように設定したが、ノズル１４毎に異なる重量に設定しても良い。
【００７４】
また、全てのノズル１４から溶液を同時に吐出させながら各ノズル１４から吐出された溶液の重量を測定する例で説明したが、全てのノズル１４のうちの一部のノズル１４からの溶液の吐出を停止させて行っても良い。例えば、今回基板Ｗ上に形成する機能性薄膜のパターンにおいては、ヘッド７の３７個あるノズル１４のうち３０個のノズル１４からしか溶液を吐出させないような場合、その３０個のノズル１４からだけ溶液を同時に吐出させながらそれら３０個のノズル１４それぞれから吐出された溶液の重量を測定する。このようにした場合でも、基板Ｗに溶液を実際に塗布するときに使用される全てのノズル１４から溶液を吐出させながら各ノズル１４から吐出される溶液の重量を測定できる。そのため、その測定に基いて調整された溶液の吐出量は実際の塗布に即したものとなり、形成される機能性薄膜の品質を向上させることが可能となる。
【００７５】
また、遮蔽部材として矩形板状の遮蔽部材２９に通過孔３２を設けたものとして説明したが、要は、１つのノズル１４から吐出された溶液だけを通過させることができればよいので、例えば、２枚の矩形板を１つのノズル１４から吐出された溶液だけが通過できる間隔を隔てて配置し、他のノズル１４から吐出された溶液を２枚の矩形板のいずれかで受けるようにしても良い。
【００７６】
また、ノズル１４から吐出される液滴の重量を１０００滴分の液滴の重量から算出する例で説明したが、重量を測定するために吐出する液滴の数は１０００滴に限らずいくつでも良く、１滴でも構わない。また、１滴分の液滴の重量を目標とする重量を比較する例で説明したが、１０００滴分など複数滴文の重量を比較して吐出量を調整しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】この発明の一実施の形態の塗布装置の概略的構成を示す平面図。
【図２】図１に示す塗布装置の側断面図。
【図３】（ａ）は遮蔽部材の平面図、（ｂ）は同じく図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図４】塗布ヘッドの縦断面図。
【図５】塗布ヘッドの下面側の図。
【図６】塗布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。
【符号の説明】
【００７８】
１…ベース、２…ガイドレール、３…載置テーブル、１４…ノズル、２８…遮蔽部材、２９…電子天秤（測定手段）、３１…液溜まり部、３２…通過孔、３４…第１のセンサ（位置決めセンサ）、３５…第２のセンサ（位置決めセンサ）、３７…排液管、３９…清掃部材、７１…制御装置（制御手段）。
【技術分野】
【０００１】
この発明はインクジェット方式によって溶液をノズルから液滴状に吐出させて基板に塗布する溶液の供給装置及び供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。この成膜プロセスでは、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液滴状にして吐出させて基板の板面に供給塗布する、インクジェット方式による供給装置が用いられている。
【０００４】
インクジェット方式による供給装置は、基板を搬送するテーブルを有しており、このテーブルの上方には、上記ノズルが穿設されたノズルプレートを有する複数の塗布ヘッドが基板の搬送方向に対して直交する方向に沿ってたとえば千鳥状に設けられている。それによって、搬送される基板の上面には複数のノズルから液滴状の溶液が搬送方向と交差する方向に所定間隔で噴射塗布される。
【０００５】
基板に溶液を噴射塗布する場合、基板に塗布される溶液の塗布パターンに応じてノズルからの溶液の噴射を制御するようにしている。ノズルからの溶液の噴射を制御するには、塗布データとして上記塗布パターンの座標データを設定し、その座標データに基づいて各塗布ヘッドのノズルに対向して設けられた圧電素子への通電を制御することで、塗布パターンに対向するノズルから溶液を噴射させるということが行なわれている。
【０００６】
ノズルから溶液を吐出させて基板に所定の塗布パターンで機能性薄膜を塗布する場合、上記機能性薄膜を基板に均一の厚さで形成することが要求される。機能性薄膜の厚さを均一にするためには、基板上に必要量の溶液を精度良く塗布することが要求される。
【０００７】
しかしながら、複数のノズルから吐出される溶液の量は、各圧電素子に同じ電圧を印加したとしても、ノズルプレートに形成されたノズル孔の加工誤差などによって異なることがある。
【０００８】
そこで、特許文献１には、次に示すような方法を用いてノズルからの溶液の吐出量の調整を行なうことが提案されている。
１つは、カメラによる撮像画像をもとに各ノズルから吐出される溶液の量を目標値に調整する方法である。
【０００９】
この方法は、まず、塗布ヘッドに設けられた複数のノズルのうち選択した１つから溶液を吐出させる。このときノズルから吐出された溶液をカメラで撮像し、この撮像画像から得た液滴の投影面積から液体の体積を概算する。この算出結果をフィードバックして液滴の体積が目標とする値となるように吐出量を調整する。これを塗布ヘッドの全てのノズルに対して行なう。
【００１０】
他の１つは、電子天秤の測定値を頼りに基板上に必要量の溶液を塗布する方法である。この方法は、基板を電子天秤の受けに載せ、まず、この基板上に目標値よりも少ない量の溶液を塗布する。そして、塗布された溶液の総量を電子天秤にて実測し、目標値との差を求める。この差をなくす分だけ溶液の塗布を繰り返す。
【特許文献１】特開２００５−４０６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上述のような方法により、基板上に形成される機能性薄膜の品質の向上を図ることが可能である。しかしながら、液晶表示装置は年々大型化、高精細化する傾向にあることから、機能性薄膜の品質の要求レベルはますます高まることが予想される。
【００１２】
そこで、本発明は、各ノズルからの溶液の吐出量を精度良く調整することにより、塗布品質をより向上させることができる溶液の供給装置及び供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、溶液をインクジェット方式によって吐出させて基板に塗布する溶液の供給装置であって、
上記基板を保持するテーブルと、
搬送される基板の上方に配置され上記基板に液滴状の溶液を吐出して塗布する複数のノズルと、
上記ノズルの下方に位置決め可能に設けられ複数のノズルから同時に吐出される複数の液滴状の溶液のうち、１つのノズルから吐出された溶液だけを通過させる遮蔽部材と、
この遮蔽部材を通過した溶液の重量を測定する測定手段と
を具備したことを特徴とする溶液の供給装置にある。
【００１４】
上記測定手段の測定に基づいて各ノズルから吐出される溶液の重量が同じになるよう設定する制御手段を備えていることが好ましい。
【００１５】
ベースを有し、このベースには上記テーブルを所定方向に移動可能にガイドするガイドレールが設けられ、上記遮蔽部材と上記測定手段は上記ガイドレールにガイドされて上記所定方向に移動可能とされるとともにこの所定方向と交差する方向に移動可能に設けられていることが好ましい。
【００１６】
上記遮蔽部材には、上記所定方向及び所定方向と交差する方向の位置を検出する位置決めセンサが設けられ、この位置決めセンサの検出に基づいて上記遮蔽部材は上記ノズルに対して位置決めされることが好ましい。
【００１７】
上記遮蔽部材には、この遮蔽部材を上記ノズルの下方で上記所定方向と交差する方向に移動させたときに上記ノズルの開口面に付着した溶液を清掃除去する清掃部材が設けられていることが好ましい。
【００１８】
上記遮蔽部材には、上記溶液が貯留される液溜まり部が形成され、この液溜まり部には溶液を排出する排液管が接続されていることが好ましい。
【００１９】
この発明は、複数のノズルを有し、これら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る溶液の供給方法であって、
複数のノズルから液滴状の溶液を同時に吐出させる工程と、
各ノズルから同時に吐出された複数の液滴状の溶液のうちの１つのノズルから吐出された溶液だけを取り出してその重量を測定するとともに、その測定を各ノズルから吐出される溶液に対して行なう工程と、
複数のノズルから吐出された液滴状の溶液の重量を比較してそれぞれの溶液の重量が同じになるよう設定する工程と
を具備したことを特徴とする溶液の供給方法にある。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、溶液を複数のノズルから同時に吐出させ、そのうちの１つのノズルから吐出される溶液の重量を測定する。そのため、基板に溶液を塗布するときと同じ条件でノズルから吐出された溶液の重量を測定できるから、測定精度を向上させることが可能となり、それによって塗布品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１に示す溶液の塗布装置はベース１を備えている。このベース１上には所定間隔で平行に離間した一対のガイドレール２が所定方向沿って設けられている。このガイドレール２には載置テーブル３が走行可能に設けられ、たとえばリニアモータなどの図示しない駆動源によって駆動されるようになっている。載置テーブル３の駆動方向を図１に矢印で示すＸ方向とする。載置テーブル３の上面にはたとえば液晶表示装置に用いられるガラス製の基板Ｗが供給され、静電チャックや真空吸着などの手段によって吸着保持され支持される。
【００２３】
上記ベース１のＸ方向の中途部には、Ｘ方向と直交するＹ方向の両端部に支柱４が立設されている。一対の支柱４の一側面と他側面にはＸ方向に対して所定間隔で対向した２枚の取付け板５がＹ方向に沿って架設されている。各取付け板５の内面には複数、この実施の形態ではそれぞれ４つの塗布ヘッド７が保持されている。つまり、２枚の取付け板５の内面には合計で８つの塗布ヘッド７が千鳥状に設けられている。
【００２４】
各塗布ヘッド７は図４に示すようにヘッド本体８を備えている。ヘッド本体８は筒状に形成され、その下面開口は可撓板９によって閉塞されている。この可撓板９はノズルプレート１１によって覆われており、このノズルプレート１１と上記可撓板９との間に複数の液室１２が形成されている。
【００２５】
各液室１２は、ノズルプレート１１内に形成された主管路１１Ａに不図示の枝管路を介してそれぞれ連通されていて、主管路１１Ａからこの枝管路を介して溶液が各液室１２に供給される。主管路１１Ａは、一端が後述する給液孔１３に接続され、他端が後述する回収孔１７に接続される。
【００２６】
上記ヘッド本体８の長手方向一端部には上記液室１２に連通する上記給液孔１３が形成されている。この給液孔１３から上記液室１２にはたと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される。それによって、上記液室１２内は溶液で満たされるようになっている。
【００２７】
図５に示すように、上記ノズルプレート１１には、基板Ｗの搬送方向に直交する方向に沿って複数、この実施の形態では３７個のノズル１４が千鳥状に穿設されている。図４に示すように、上記可撓板９の上面には上記各ノズル１４にそれぞれ対向する複数の圧電素子１５が設けられている。
【００２８】
各圧電素子１５は上記ヘッド本体８内に設けられた駆動回路部１６によって後述するように駆動電圧が供給される。それによって、圧電素子１５は伸縮し、可撓板９を部分的に変形させるから、その圧電素子１５に対向位置するノズル１４から溶液が搬送される基板Ｗの上面に噴射塗布される。
なお、圧電素子１５に印加する電圧の強さやパルス幅を変えて圧電素子１５の作動量を制御すれば、各圧電素子１５が対向するノズル１４からの溶液の吐出量を変えることができる。
【００２９】
図４に示すように、上記ヘッド本体８の長手方向他端部には上記液室１２に連通する上記回収孔１７が形成されている。上記給液孔１３から液室１２に供給された溶液は、上記回収孔１７から回収することができるようになっている。すなわち、各塗布ヘッド７は上記液室１２に供給された溶液をノズル１４から噴射させるだけでなく、上記液室１２を通じて上記回収孔１７から回収することが可能となっている。
なお、各塗布ヘッド７の給液孔１３には溶液供給管２１が接続され、回収孔１７には溶液回収管２２が接続されている。
【００３０】
上記ガイドレール２には上記載置テーブル３と同様、図示しないリニアモータなどの駆動源によってＸ方向に、しかも上記載置テーブル３とは別々に駆動可能な計測用テーブル２５が設けられている。この計測用テーブル２５には第１の可動体２６と第２の可動体２７とが計測用テーブル２５の長手方向である、Ｙ方向に沿って移動可能に設けられている。第１、第２の可動体２６，２７はたとえばリニアモータなどの図示せぬ駆動源によってそれぞれ別々にＹ方向に駆動することができるようになっている。
【００３１】
第１、第２の可動体２６，２７は上載置部２６ａ，２７ａと、下載置部２６ｂ，２７ｂが上下方向に所定間隔で設けられている。上載置部２６ａ，２７ａには矩形状の遮蔽部材２８が設けられ、下載置部２６ｂ，２７ｂには電子天秤２９が設けられている。
【００３２】
上記遮蔽部材２８は図３（ａ），（ｂ）に示すように上面に開口した矩形凹状の液溜まり部３１が形成されている。この液溜まり部３１のＸ方向に沿う一端部のＹ方向中途部には円錐状の凸部３３が設けられ、この凸部３３には通過孔３２が厚さ方向に貫通して形成されている。この通過孔３２は塗布ヘッド７の１つのノズル１４から吐出される液滴状の溶液だけが通過する大きさに形成されている。
【００３３】
たとえば、塗布ヘッド７に直径が０．１ｍｍのノズル１４が１ｍｍ間隔で形成されているとすると、上記通過孔３２はたとえば０．２〜０．４ｍｍの直径で形成されている。それによって、塗布ヘッド７の複数のノズル１４から溶液を同時に吐出させても、通過孔３２に対向するノズルから吐出された溶液だけが通過孔３２を通過し、他のノズル１４から吐出された溶液は上記液溜まり部３１に溜まるようになっている。液溜まり部３１に溜まった溶液は通過孔３２が凸部３３に形成されているため、この凸部３３によって通過孔３２に流れ込むのが阻止されるようになっている。
【００３４】
上記液溜まり部３１のＹ方向に沿う寸法は上記塗布ヘッド７のノズル１４の列におけるＹ方向に沿う長さ寸法の約２倍或いはそれ以上の大きさに設定されている。それによって、塗布ヘッド７のＹ方向の末端に位置するノズル１４を通過孔３２に対向させてその塗布ヘッド７のすべてのノズル１４から溶液Ｌを吐出させても、通過孔３２に対向したノズル１４以外のノズル１４から吐出された溶液は上記液溜まり部３１に吐出させることができる。
【００３５】
上記通過孔３２を通過した溶液は上記電子天秤２９の受け部２９ａ（図２に示す）に滴下する。それによって、複数のノズル１４から同時に溶液を吐出させても、１つのノズル１４から吐出された溶液だけの重量が上記電子天秤２９によって計測することが可能となっている。
【００３６】
上記遮蔽部材２８の上面には、位置決めセンサとしてＹ方向に沿う一辺に一対の第１のセンサ３４が設けられ、Ｘ方向に沿う一辺には第２のセンサ３５が設けられている。第１、第２のセンサ３４，３５はたとえば投光部と受光部を有する反射型の光センサであって、上記遮蔽部材２８が塗布ヘッド７の下方に駆動されたときに、この塗布ヘッド７のＹ方向に沿う一側と、Ｘ方向に沿う一側を検出する。それによって、第１、第２の可動体２６，２７を塗布ヘッド７に対してＸ、Ｙ方向に位置決めできるようになっている。
【００３７】
上記液溜まり部３１の上記通過孔３２から所定寸法離れた位置には排液孔３６が形成されている。この排液孔３６には排液管３７が接続されている。それによって、上記通過孔３２と対向しないノズル１４から上記液溜まり部３１に吐出された溶液Ｌは上記排液管３７を通じて排出されるようになっている。
【００３８】
さらに、上記液溜まり部３１のＹ方向の一端部にはゴムなどの弾性材によってブレード状に形成された清掃部材３９がＸ方向に沿って設けられている。第１、第２の可動体２６，２７がヘッド７の下方でＹ方向に沿って駆動されると、上記清掃部材３９によってノズル１４の開口面であるヘッド７の下面が擦られる。それによって、ヘッド７の下面に付着した溶液Ｌが清掃されることになる。
【００３９】
図６は溶液の供給装置の制御回路図で、同図中７１は制御装置である。この制御装置７１はヘッドコントローラ７２、ノズルコントローラ７３を制御するとともに、上記第１、第２の可動体２６，２７に設けられた第１、第２のセンサ３４，３５からの信号によって第１、第２の可動体２６，２７をＸ、Ｙ方向に位置決め駆動し、遮蔽部材２８に設けられた通過孔３２をヘッド７に設けられた複数のノズル１４に順次対向位置させる。
【００４０】
上記コントローラ７２，７３は上記載置テーブル３のＸ、Ｙ座標を検出する図示しないエンコーダからの検出信号に基づいて駆動信号をマスタユニット７４に出力する。このマスタユニット７４は、第１のＣＰＵ７５、第１のトランシーバ７６、２４Ｖの直流電圧を供給する電源７７を有し、複数の塗布ヘッド７のノズル３４からの溶液Ｌの噴射を制御する。
【００４１】
各塗布ヘッド７には上述した駆動回路部１６が設けられている。この駆動回路部１６には第２のＣＰＵ８２が設けられている。この第２のＣＰＵ８２には上記第１のＣＰＵ７５からの同期パルスが入力されるとともに、上記第１のトランシーバ７６と通信する第２のトランシーバ８３を介して上記ノズルコントローラ７３から駆動信号が入力される。
【００４２】
上記第１のＣＰＵ７５は、上記テーブル３のＸ方向の移動量に基づく図示しないＸエンコーダからの複数のパルス信号に対し、上記制御装置７１及び上記塗布ヘッドコントローラ７２を介して１つの同期パルスを上記第２のＣＰＵ８２に出力するようになっている。
【００４３】
第２のＣＰＵ８２には塗布データが格納されたメモリ８４が接続されている。この塗布データは、上記第１のＣＰＵ７５からの同期パルス信号が駆動回路部１６の第２のＣＰＵ８２に入力されることで、この第２のＣＰＵ８２に読み出される。第２のＣＰＵ８２に読み出された塗布データはシリアル・パラレルデータ変換部８５に出力される。
【００４４】
シリアル・パラレルデータ変換部８５には第１の変圧部８６が接続されている。この第１の変圧部８６は、上記マスタユニット７４の電源７７からの２４Ｖの電圧を、上記第２のＣＰＵ８２からの電圧指令に応じて０〜９０Ｖの電圧に変圧し、上記シリアル・パラレルデータ変換部８５に出力する。このシリアル・パラレルデータ変換部８５には上記各塗布ヘッド７に設けられた複数の圧電素子１５が接続されている。
【００４５】
第１のＣＰＵ７５から第２のＣＰＵ８２に同期信号が入力されると、上記シリアル・パラレルデータ変換部８５には上記第２のＣＰＵ８２から発振信号が出力される。それによって、メモリ８４からの塗布データに基づく所定の圧電素子１５に第１の変圧部８６からの電圧が印加されるから、その圧電素子１５に対応するノズル１４から溶液が噴射されることになる。
【００４６】
つぎに、上記構成の塗布装置の各塗布ヘッド７に設けられたノズル１４からの溶液の吐出量を測定して設定する手順を説明する。基板Ｗに溶液を塗布する場合、基板Ｗを上面に載置した載置テーブル３は図１に実線で示す位置から鎖線で示す位置までＸ方向に移動される。そして、基板Ｗが塗布ヘッド７の下方を通過するときに、各塗布ヘッド７のノズル１４から溶液が吐出されることで行われる。
【００４７】
上記ノズル１４からの溶液の吐出量を測定して設定する場合、まず、載置テーブル３を、図１に実線で示すようにヘッド７の下方から退避させたならば、測定用テーブル２５をＸ方向に駆動して第１、第２の可動体２６，２７をそれぞれヘッド７の下方に位置させる。
【００４８】
制御装置７１は、第１、第２の可動体２６，２７をそれぞれ塗布ヘッド７の下方に位置付けたならば、まず、測定用テーブル２５を駆動させて各可動体２６，２７、すなわち遮蔽部材２６に設けられた第１のセンサ３４をＸ方向に予め設定された範囲で移動させる。制御装置７１は、この移動中における第１のセンサ３４の出力信号と測定用Ｙテーブル２５に付随して設けられた不図示の位置検出器の出力信号とから、塗布ヘッド７のＹ方向に沿う図示右側の位置を検出する。
【００４９】
塗布ヘッド７のＹ方向の端部位置を求めたならば、今度は、各可動体２６，２７をそれぞれ駆動させて遮蔽部材２８に設けられた第２のセンサ３５をＹ方向に予め設定された範囲で移動させる。制御装置７１は、この移動中における第２のセンサ３５の出力信号と各可動体２６，２７に付随して設けられた不図示の位置検出器の出力信号とから塗布ヘッド７のＸ方向に沿う図示上側の端部の位置を検出する。
【００５０】
そして、制御装置７１は、各ヘッド７について求めたＸ方向の端部位置とＹ方向の端部位置とから、塗布ヘッド７と各可動体２６，２７との位置関係を求める。
【００５１】
塗布ヘッド７上における各ノズル１４の位置情報と遮蔽部材２８上における通過孔３２の位置情報とは設計データにより既知であるから、制御装置７１は、予め設定されたこの既知の位置情報と、上述で求めた塗布ヘッド７と各可動体２６，２７との位置関係とから、各ノズル１４と通過孔３２との相対位置を求める。
【００５２】
このようにして求めた各ノズル１４と通過孔３２との相対位置に従って、制御装置７１は、第１、第２の可動体２６，２７をそれぞれの遮蔽部材２８に設けられた通過孔３２が各ヘッド７の３７個のノズル１４に対して順次対向するよう位置決めする。
【００５３】
なお、遮蔽部材２８にはＹ方向に沿って２つの第１のセンサ３４が設けられている。そのため、２つの第１のセンサ３４によって塗布ヘッド７のＸ方向に対する傾き角度を検出することができるから、そのことによって塗布ヘッド７の位置認識をより精度よく行うことが可能となる。
【００５４】
上記通過孔３２がヘッド７の３７個のノズル１４のうちの１つに対向すると、そのヘッド７の３７個のノズル１４から溶液が同時に吐出される。そして、通過孔３２に対向する１つのノズル１４から吐出された溶液だけが上記通過孔３２を通過して電子天秤２９の受け部２９ａに滴下して重量が測定される。測定された溶液の重量は制御装置７１に入力され、図示しない記憶部に記憶される。最初のノズル１４を１番目のノズル１４とする。
【００５５】
なお、制御装置７１は、１番目のノズル１４から溶液が吐出される前と吐出された後とでの電子天秤２９の出力値の差から受け部２９ａに滴下された溶液の重量を算出する。例えば、各ノズル１４から１０００回液滴を吐出させた場合、受け部２９ａには１０００滴の溶液が滴下されることとなる。制御装置７１は、この１０００滴の液滴が滴下される前と後とでの電子天秤２９の出力値の差を求め、この差を１０００で割った値を１番目のノズル１４から吐出される１滴の液滴の重量として求める。そして、この液滴１滴分の重量が制御装置７１の記憶部に記憶される。
【００５６】
なお、通過孔３２に対向する１つのノズル１４以外の３６個のノズル１４から吐出された溶液は遮蔽部材２８の液溜まり部３１に吐出され、そこから排液孔３６を通じて排液管３７に排出される。
【００５７】
つぎに、第１、第２の可動体２６，２７を駆動して通過孔３２を２番目のノズル１４に対向させてヘッド７の３７個のノズル１４から溶液を同時に吐出させる。それによって、２番目のノズル１４から吐出された溶液だけが通過孔３２を通過してその重量が電子天秤２９によって測定される。以下、同様にして３番目〜３７番目までのノズル１４から吐出される溶液の重量が測定される。
【００５８】
このようにして、１つのヘッド７の３７個のノズル１４からそれぞれ吐出される溶液の重量が測定されると、それらの重量が制御装置７１の図示しない比較部によって目標値とする重量と比較される。各ノズル１４から吐出された溶液の重量が目標とする重量に対して許容値以上の差があると、そのことが第２のＣＰＵ８２に出力される。目標とする重量は、制御装置７１の図示しない記憶部に予め記憶させておく。
【００５９】
それによって、第２のＣＰＵ８２は、各ノズル１４から吐出される溶液が目標とする重量の許容値内となるよう、第１の変圧部８６からシリアル・パラレルデータ変換部８５を介して各ノズル１４に対向する圧電素子１５に印加する電圧値或いは電圧のパルス幅を制御する。
【００６０】
例えば、圧電素子１５に印加する電圧値を制御してノズル１４から吐出される溶液の量を調整する場合、第２のＣＰＵ８２のメモリ８４に電圧補正量を予め記憶させておく。そして、第２のＣＰＵ８２は、制御装置７１から送られた溶液の重量の差が正（測定した重量が目標とする重量よりも大）のときには、吐出量を減じる必要があるので、圧電素子１５に印加する電圧値を電圧補正量分だけ下げるように第１の変圧部８５を制御する。反対に、溶液の重量の差が負（測定した重量が目標とする重量よりも小）のときには、吐出量を増やす必要があるから、第２のＣＰＵ８２は、圧電素子１５に印加する電圧値を電圧補正量分だけ上げるように第１の変圧部８５を制御する。
【００６１】
このようにして、各ノズル１４からの溶液の吐出量を補正したならば、上述と同様の手段により、再度各ノズル１４から吐出される溶液の重量を測定し、目標とする重量と比較する動作が制御装置７１によって行なわれる。比較の結果、全てのノズル１４において吐出される溶液の重量が目標とする重量の許容値内であれば調整を完了し、許容値を外れていれば、全てのノズル１４から吐出される溶液の重量が目標とする重量の許容値内となるまで繰り返し調整が行なわれる。
【００６２】
このようにして、１つの塗布ヘッド７の各ノズル１４について吐出量の設定動作が完了したら、他の塗布ヘッド７についても同様にして制御装置７１によって吐出量の設定動作が行なわれる。
【００６３】
上述したように、本実施例によれば、１つのヘッド７に設けられた複数のノズル１４の全てから溶液を同時に吐出させ、そのときに遮蔽部材２８の通過孔３２に対向する１つのノズル１４から吐出された溶液Ｌだけを、上記通過孔３２を通過させて電子天秤２９で重量を測定するようにした。そして、そのような測定をヘッド７の３７個のノズル１４に対して順次行うようにした。
【００６４】
図４に示すように、単一の種管路１１Ａに対して複数の液室１２が連通される構造の塗布ヘッド７においては、複数のノズル１４のうち、１つのノズル１４から溶液を吐出させた場合と、全てのノズル１４から同時に溶液を吐出させた場合とでは、圧電素子１５に印加する電圧値を同じにしたとしても、前者よりも後者でノズル１４から吐出される溶液の量が少なくなる現象、所謂クロストークが生じることがある。
【００６５】
このような場合、複数のノズルのうち選択した１つのノズル１４だけから溶液を吐出させて吐出量の設定を行なうと、溶液を実際に基板Ｗに塗布するにあたり全てのノズル１４から溶液を同時に吐出させた際に、吐出量が少なくなるという問題が生じる。
【００６６】
上述したように、各ノズル１４から吐出される溶液の重量を、溶液を実際に基板Ｗに塗布するときと同じ条件下で測定できるから、その測定に基づいて各ノズル１４から吐出される溶液の重量を設定すれば、基板Ｗに溶液を塗布するときに各ノズル１４から吐出される溶液の重量を必要とする値にすることができる。つまり、基板Ｗに対して均一な所望の厚さの機能性薄膜を形成することができる。
【００６７】
遮蔽部材２８にはＸ方向に沿って清掃部材３９が設けられている。そのため、各ノズル１４から吐出される溶液の重量を測定するため、第１、第２の可動体２６，２７を塗布ヘッド７の下方をＹ方向に駆動すると、清掃部材３９は先端部が塗布ヘッド７の下面を擦りながら移動することになるから、ノズル１４の開口面に付着した溶液を清掃することができる。
【００６８】
例えば、ノズル１４からの溶液の吐出量を測定して設定する設定動作において、１つのノズル１４についての測定が完了するごとに、可動体２６，２７をＹ方向に往復動させて塗布ヘッド７の下面全体を払拭する。なお、このとき、上載置部２６ａ，２７ａを可動体２６，２７に対して不図示のエアシリンダ等の駆動装置にて昇降可能としておき、上述の往復動のうち、往動時には上載置部２６ａ，２７ａを上昇端に移動させて清掃部材３９の上端が塗布ヘッド７の下面に接触する払拭位置に、復動時には上載置部２６ａ，２７ａを下降端に移動させて清掃部材３９の上端が塗布ヘッド７の下面に接触することのない待機位置に位置付けるようにする。
【００６９】
ノズル１４からの溶液の吐出を繰り返すうちに、塗布ヘッド７の下面に溶液が付着してくることが知られている。しＳて、溶液の付着量が増加してくると、その溶液に異よってノズル１４の開口が塞がれ、ノズル１４からの溶液の吐出が妨げられることがある。
【００７０】
そこで、上述のように、吐出量の設定動作中、清掃部材３９で塗布ヘッド７の下面を払拭するようにすると、塗布ヘッド７の下面に付着した溶液によってノズル１４が塞がれることが防止できるので、各ノズル１４からの吐出量の測定及び設定をより精度良く行なうことができる。
【００７１】
また、各ノズル１４から吐出された溶液の重量を直接測定するようにしたので、吐出量を精度良く測定でき、各ノズル１４からの吐出量を必要とする吐出量に正確に合わせることができる。その結果、基板Ｗに対して溶液を塗布するときには、溶液を均一な塗布量で塗布でき、ムラの無い均一厚さの機能性薄膜を形成することが可能となる。
【００７２】
上記一実施の形態では計測用テーブルに２つの可動体を設け、２つのヘッドのノズルから吐出される溶液の重量を同時に測定できるようにしたが、計測用テーブルに設けられる可動体の数は限定されず、１つ或いは３つ以上であっても差し支えない。
【００７３】
また、各ノズル１４から吐出される溶液の重量が同じになるように設定したが、ノズル１４毎に異なる重量に設定しても良い。
【００７４】
また、全てのノズル１４から溶液を同時に吐出させながら各ノズル１４から吐出された溶液の重量を測定する例で説明したが、全てのノズル１４のうちの一部のノズル１４からの溶液の吐出を停止させて行っても良い。例えば、今回基板Ｗ上に形成する機能性薄膜のパターンにおいては、ヘッド７の３７個あるノズル１４のうち３０個のノズル１４からしか溶液を吐出させないような場合、その３０個のノズル１４からだけ溶液を同時に吐出させながらそれら３０個のノズル１４それぞれから吐出された溶液の重量を測定する。このようにした場合でも、基板Ｗに溶液を実際に塗布するときに使用される全てのノズル１４から溶液を吐出させながら各ノズル１４から吐出される溶液の重量を測定できる。そのため、その測定に基いて調整された溶液の吐出量は実際の塗布に即したものとなり、形成される機能性薄膜の品質を向上させることが可能となる。
【００７５】
また、遮蔽部材として矩形板状の遮蔽部材２９に通過孔３２を設けたものとして説明したが、要は、１つのノズル１４から吐出された溶液だけを通過させることができればよいので、例えば、２枚の矩形板を１つのノズル１４から吐出された溶液だけが通過できる間隔を隔てて配置し、他のノズル１４から吐出された溶液を２枚の矩形板のいずれかで受けるようにしても良い。
【００７６】
また、ノズル１４から吐出される液滴の重量を１０００滴分の液滴の重量から算出する例で説明したが、重量を測定するために吐出する液滴の数は１０００滴に限らずいくつでも良く、１滴でも構わない。また、１滴分の液滴の重量を目標とする重量を比較する例で説明したが、１０００滴分など複数滴文の重量を比較して吐出量を調整しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】この発明の一実施の形態の塗布装置の概略的構成を示す平面図。
【図２】図１に示す塗布装置の側断面図。
【図３】（ａ）は遮蔽部材の平面図、（ｂ）は同じく図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図４】塗布ヘッドの縦断面図。
【図５】塗布ヘッドの下面側の図。
【図６】塗布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。
【符号の説明】
【００７８】
１…ベース、２…ガイドレール、３…載置テーブル、１４…ノズル、２８…遮蔽部材、２９…電子天秤（測定手段）、３１…液溜まり部、３２…通過孔、３４…第１のセンサ（位置決めセンサ）、３５…第２のセンサ（位置決めセンサ）、３７…排液管、３９…清掃部材、７１…制御装置（制御手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液をインクジェット方式によって吐出させて基板に塗布する溶液の供給装置であって、
上記基板を保持するテーブルと、
搬送される基板の上方に配置され上記基板に液滴状の溶液を吐出して塗布する複数のノズルと、
上記ノズルの下方に位置決め可能に設けられ複数のノズルから同時に吐出される複数の液滴状の溶液のうち、１つのノズルから吐出された溶液だけを通過させる遮蔽部材と、
この遮蔽部材を通過した溶液の重量を測定する測定手段と
を具備したことを特徴とする溶液の供給装置。
【請求項２】
上記測定手段の測定に基づいて各ノズルから吐出される溶液の重量が同じになるよう設定する制御手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の溶液の供給装置。
【請求項３】
ベースを有し、このベースには上記テーブルを所定方向に移動可能にガイドするガイドレールが設けられ、上記遮蔽部材と上記測定手段は上記ガイドレールにガイドされて上記所定方向に移動可能とされるとともにこの所定方向と交差する方向に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の溶液の供給装置。
【請求項４】
上記遮蔽部材には、上記所定方向及び所定方向と交差する方向の位置を検出する位置決めセンサが設けられ、この位置決めセンサの検出に基づいて上記遮蔽部材は上記ノズルに対して位置決めされることを特徴とする請求項３記載の溶液の供給装置。
【請求項５】
上記遮蔽部材には、この遮蔽部材を上記ノズルの下方で上記所定方向と交差する方向に移動させたときに上記ノズルの開口面に付着した溶液を清掃除去する清掃部材が設けられていることを特徴とする請求項４記載の溶液の供給装置。
【請求項６】
上記遮蔽部材には、上記溶液が貯留される液溜まり部が形成され、この液溜まり部には溶液を排出する排液管が接続されていることを特徴とする請求項１記載の溶液の供給装置。
【請求項７】
複数のノズルを有し、これら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る溶液の供給方法であって、
複数のノズルから液滴状の溶液を同時に吐出させる工程と、
各ノズルから同時に吐出された複数の液滴状の溶液のうちの１つのノズルから吐出された溶液だけを取り出してその重量を測定するとともに、その測定を各ノズルから吐出される溶液に対して行なう工程と、
複数のノズルから吐出された液滴状の溶液の重量を比較してそれぞれの溶液の重量が同じになるよう設定する工程と
を具備したことを特徴とする溶液の供給方法。
【請求項１】
溶液をインクジェット方式によって吐出させて基板に塗布する溶液の供給装置であって、
上記基板を保持するテーブルと、
搬送される基板の上方に配置され上記基板に液滴状の溶液を吐出して塗布する複数のノズルと、
上記ノズルの下方に位置決め可能に設けられ複数のノズルから同時に吐出される複数の液滴状の溶液のうち、１つのノズルから吐出された溶液だけを通過させる遮蔽部材と、
この遮蔽部材を通過した溶液の重量を測定する測定手段と
を具備したことを特徴とする溶液の供給装置。
【請求項２】
上記測定手段の測定に基づいて各ノズルから吐出される溶液の重量が同じになるよう設定する制御手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の溶液の供給装置。
【請求項３】
ベースを有し、このベースには上記テーブルを所定方向に移動可能にガイドするガイドレールが設けられ、上記遮蔽部材と上記測定手段は上記ガイドレールにガイドされて上記所定方向に移動可能とされるとともにこの所定方向と交差する方向に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の溶液の供給装置。
【請求項４】
上記遮蔽部材には、上記所定方向及び所定方向と交差する方向の位置を検出する位置決めセンサが設けられ、この位置決めセンサの検出に基づいて上記遮蔽部材は上記ノズルに対して位置決めされることを特徴とする請求項３記載の溶液の供給装置。
【請求項５】
上記遮蔽部材には、この遮蔽部材を上記ノズルの下方で上記所定方向と交差する方向に移動させたときに上記ノズルの開口面に付着した溶液を清掃除去する清掃部材が設けられていることを特徴とする請求項４記載の溶液の供給装置。
【請求項６】
上記遮蔽部材には、上記溶液が貯留される液溜まり部が形成され、この液溜まり部には溶液を排出する排液管が接続されていることを特徴とする請求項１記載の溶液の供給装置。
【請求項７】
複数のノズルを有し、これら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る溶液の供給方法であって、
複数のノズルから液滴状の溶液を同時に吐出させる工程と、
各ノズルから同時に吐出された複数の液滴状の溶液のうちの１つのノズルから吐出された溶液だけを取り出してその重量を測定するとともに、その測定を各ノズルから吐出される溶液に対して行なう工程と、
複数のノズルから吐出された液滴状の溶液の重量を比較してそれぞれの溶液の重量が同じになるよう設定する工程と
を具備したことを特徴とする溶液の供給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−３１３７７３（Ｐ２００７−３１３７７３Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４６４７２（Ｐ２００６−１４６４７２）
【出願日】平成１８年５月２６日（２００６．５．２６）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２６日（２００６．５．２６）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
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