溶液の塗布装置及び塗布方法
【課題】この発明は塗布ヘッドのノズルから吐出される溶液の量を精度よく測定することができる塗布装置を提供することにある。
【解決手段】基板に溶液を供給塗布する溶液の塗布装置であって、
溶液を吐出するノズルを有する塗布ヘッド２２と、塗布ヘッドに設けられ電圧が印加されることで作動してノズルから上記溶液を吐出させる圧電素子と、ノズルから吐出された溶液の長さを検出する測定装置４１とを具備する。
【解決手段】基板に溶液を供給塗布する溶液の塗布装置であって、
溶液を吐出するノズルを有する塗布ヘッド２２と、塗布ヘッドに設けられ電圧が印加されることで作動してノズルから上記溶液を吐出させる圧電素子と、ノズルから吐出された溶液の長さを検出する測定装置４１とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は基板に溶液を塗布する溶液の塗布装置及び塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、液晶表示装置の製造工程においては、ガラス製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吐出して基板の板面に塗布する、いわゆるインクジェット方式の塗布装置が用いられることがある。
【０００４】
上記塗布装置は基板を搬送する載置テーブルを有しており、この載置テーブルの上方には、上記ノズルが形成された複数の塗布ヘッドが基板の搬送方向に対してほぼ直交する方向に沿って配置されている。それによって、搬送される基板の上面には複数の塗布ヘッドのノズルから吐出された溶液が搬送方向と交差する方向に所定間隔で塗布されるようになっている。
【０００５】
各塗布ヘッドには各ノズルに対向して圧電素子が可撓板を介して設けられている。圧電素子に電圧を印加すると、上記可撓板が変形し、上記ノズルから溶液が吐出供給されるようになっている。
【０００６】
各塗布ヘッドの圧電素子に同じ大きさの電圧を印加しても、それぞれの塗布ヘッドは溶液の供給源からの配管抵抗や製作精度、組み立て精度などによって特性が異なるため、供給される溶液の量に差異が生じる。その結果、基板に形成される機能性薄膜の厚さが均一にならないということがある。
【０００７】
そこで、従来はノズルから吐出された溶液を高速度カメラで撮像し、撮像された溶液の投影面積から溶液の体積（量）を算出し、この体積によって各ノズルから吐出される溶液の量が均一になるように各圧電素子に印加する電圧を調整していた。
【０００８】
特許文献１には塗布ヘッドのノズルから吐出された溶液を高速度カメラで撮像し、その投影面積から体積、つまり量を求めることが示されている。
【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】
【０００９】
ところで、塗布ヘッドのノズルから吐出された溶液を高速度カメラで撮像し、撮像された溶液の当液面積を求める場合、次のような理由から算出誤差が生じる。
【００１０】
すなわち、高速度カメラには、吐出された溶液の飛翔経路を挟んで光源が対向配置される。ノズルから吐出された溶液が光源から照射される光を受けると、その像が高速度カメラの撮像面に配置され縦横行列状に数百の受光素子が配列されてなる固体撮像素子上に結像される。このとき、各受光素子は、受講料に応じた信号を出力する。すなわち、溶液部分から外れて位置する（背景部分に位置する）受光素子からは光源から照射された光を受けてその光量に応じた大きさの出力信号ａを出力し、溶液部分に対応する受光素子は光源からの光が溶液によって弱められるので、出力信号ａよりも小さい出力信号ｂを出力する。
【００１１】
また、溶液の輪郭部分に対応する受光素子は光の回折などもあるので出力信号ａと出力信号ｂとの間の大きさの出力信号ｃを出力する。
【００１２】
ここで、二値化によって溶液の当液面積を求める場合、各受光素子からの出力信号は出力信号ａと出力信号ｂとの間の大きさに設定された閾値と比較され、溶液部分に対応する信号と背景部分に対応する信号とに分けられる。具体的には、閾値よりも小さい信号は溶液部分に対応する信号、閾値よりも大きい信号は背景部分に対応する信号とされる。
【００１３】
このとき、溶液の輪郭部分に対応する受光素子からの出力信号ｃは、その大きさによって、溶液部分とされたり、背景部分とされたりする。そのため、実際には溶液の輪郭部分に対応していたとしても、溶液に対応していないと判定される信号ｃが生じる。このような、判定は溶液の輪郭部分において多数生じるので、このような判定結果から算出される溶液の投影面積は誤差を含んだものとなり、測定精度が低くなる。したがって、投影面積から算出される体積も精度が低いものとなり、ノズルから吐出された溶液の量を精確に測定することができないということになる。
【００１４】
この発明は、ノズルから吐出される溶液の量を、溶液の面積によらず、長さによって精度よく求めることができるようにした溶液の塗布装置及び塗布方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は、基板に溶液を供給塗布する溶液の塗布装置であって、
上記溶液を吐出するノズルを有する塗布ヘッドと、
この塗布ヘッドに設けられ電圧が印加されることで作動して上記ノズルから上記溶液を吐出させる駆動手段と、
上記ノズルから吐出された溶液の吐出方向における長さを検出する検出手段と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布装置にある。
【００１６】
上記検出手段が検出する溶液の長さによって上記駆動手段に印加する電圧値を制御する制御手段を有することが好ましい。
【００１７】
上記駆動手段に駆動信号を印加するタイミングと、上記検出手段によって上記溶液の長さを検出するタイミングを設定するタイミング設定手段を有することが好ましい。
【００１８】
この発明は、基板に溶液を供給塗布する溶液の塗布方法であって、
塗布ヘッドに設けられたノズルから上記溶液を吐出させる工程と、
上記ノズルから吐出された溶液の吐出方向の長さを検出する工程と、
検出された溶液の長さを予め設定された長さと比較する工程と、
この比較に基いて上記ノズルから吐出された溶液の長さを制御する工程と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布方法にある。
【００１９】
上記溶液の長さの検出は、上記ノズルから吐出された溶液を撮像カメラで撮像するとともに、その撮像カメラによって撮像される複数のノズルから吐出された溶液に対して行なうことが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、ノズルから吐出された溶液の長さを検出するようにした。そのため、その長さによってノズルから吐出された溶液の量を求めることができるから、溶液の投影面積から量を求める場合に比べて測定精度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、この発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１と図２に示すこの発明に係る塗布装置は直方体状のベース１を有する。このベース１の下面の所定位置にはそれぞれ脚２が設けられ、これら脚２によって上記ベース１は水平に支持されている。
【００２３】
図２に示すように、上記ベース１の上面の幅方向両端部には、所定の幅寸法の取付け板３が長手方向に沿ってそれぞれ設けられている。これら取付け板３の上面の幅方向一端部には長手方向に沿ってそれぞれガイド部材４が設けられている。これらガイド部材４の上面には、矩形板状のＸテーブル５が、その下面の幅方向両側に平行に設けられた断面ほぼ逆Ｕ字状の一対の第１の受け部材６をスライド可能に係合させて支持されている。Ｘテーブル５の上面には、このＸテーブル５よりも小さい載置テーブル7が設けられている。つまり、載置テーブル７は上記Ｘテーブル５を介して上記ガイド部材４に沿うＸ方向に移動可能となっている。
【００２４】
上記ガイド部材４には固定子４ａが設けられ、上記第１の受け部材６には可動子６ａが設けられ、上記固定子４ａと可動子６ａとで駆動手段となるリニアモータ８を形成している。
【００２５】
上記載置テーブル７には、たとえばアクティブマトリックス方式の液晶表示装置に用いられるガラス製の基板Ｗが供給される。この基板Ｗは、上記載置テーブル７に真空吸着や静電吸着などの手段によって吸着保持される。したがって、載置テーブル７に保持された基板Ｗは上記Ｘテーブル５によってＸ方向に駆動されるようになっている。
【００２６】
上記ベース１の長手方向中途部には上記一対のガイド部材４を跨ぐように門型の支持体１１が立設されている。この支持体１１の両側上部には角柱からなる取付け部材１２が水平に架設されている。
【００２７】
上記取付け部材１２にはヘッドテーブル１９が上記Ｘテーブル５の駆動方向であるＸ方向と直交するＹ方向（図２に矢印で示す）に沿って移動可能に設けられている。上記支持体１１の幅方向一側にはパルスモータからなる第１のＹ駆動源２１が設けられている。このＹ駆動源２１は上記ヘッドテーブル１９をＹ方向に沿って駆動するようになっている。なお、ヘッドテーブル１９のＹ方向の駆動はパルスモータに代わり、リニアモータで行うようにしてもよい。
【００２８】
上記ヘッドテーブル１９の一側面にはインクジェット方式によって機能性薄膜である、たとえば配向膜を形成する溶液（ポリイミド溶液）をドット状に吐出する複数の塗布ヘッド２２がＹ方向に沿って配置されている。この実施の形態では、たとえば７つの塗布ヘッド２２が千鳥状に二列で配置されている。
【００２９】
図３と図４に示すように、上記各塗布ヘッド２２はヘッド本体２８を備えている。ヘッド本体２８は筒状に形成され、その下面開口は可撓板２９によって閉塞されている。この可撓板２９はノズルプレート３１によって覆われており、このノズルプレート３１と上記可撓板２９との間には複数の液室３２が形成されている。
【００３０】
各液室３２は、ノズルプレート３１内に形成された主管路３１Ａに図示しない枝管路を介してそれぞれ連通していて、上記主管路３１Ａから上記枝管路を介して溶液が各液室３２に供給される。主管路３１Ａは、一端が後述する給液孔３３に接続され、他端が後述する回収孔３７に接続される。
【００３１】
上記ヘッド本体２８の長手方向一端部には上記液室３２に連通する上記給液孔３３が形成されている。この給液孔３３から上記各液室３２には機能性薄膜を形成する上記溶液が供給される。それによって、上記液室３２内は溶液で満たされるようになっている。
【００３２】
図４に示すように、上記ノズルプレート３１には、基板Ｗの搬送方向に直交する方向である、Ｙ方向に沿って複数のノズル３４が千鳥状に穿設されている。上記可撓板２９の上面には、図３に示すように上記各ノズル３４にそれぞれ対向して駆動手段としての複数の圧電素子３５が設けられている。
【００３３】
各圧電素子３５は上記ヘッド本体２８内に設けられた駆動部３６によって駆動電圧が供給される。それによって、圧電素子３５は伸縮し、可撓板２９を部分的に変形させるから、その圧電素子３５に対向位置するノズル３４から溶液がドット状に吐出され、搬送される基板Ｗの上面に供給塗布される。したがって、基板Ｗの上面には、ドット状の溶液が行列状に配列されてなる塗布パターンが形成される。そして、この塗布パターンは、ドット状の各溶液が流動して濡れ広がることにより、付着し合って１つの膜となる。
【００３４】
上記ヘッド本体２８の長手方向他端部には上記液室３２に連通する上記回収孔３７が形成されている。上記給液孔３３から液室３２に供給された溶液は、上記回収孔３７から回収することができるようになっている。すなわち、各ヘッド２２は上記液室３２に供給された溶液をノズル３４から吐出させるだけでなく、上記液室３２を通じて上記回収孔３７から回収することが可能となっている。
【００３５】
図１に示すように、上記ガイド部材４の一端部には上記塗布ヘッド２２のノズル３４から吐出される溶液の量を測定するための測定装置４１が設けられている。この測定装置４１は第１の可動部材４２を有する。この第１の可動部材４２は下面の幅方向両端部に一対の第２の受け部材４３（１つのみ図示）が設けられ、この受け部材４３を上記ガイド部材４にスライド可能に係合させて設けられている。そして、上記ノズル３４から吐出される溶液の量を測定しないときには図１に示すように上記ガイド部材４の長手方向一端部の待機位置、つまり載置テーブル７の往復動の邪魔にならない位置で待機している。
【００３６】
なお、第１の可動部材４２は上記リニアモータ８によって上記ガイド部材４に沿うＸ方向に駆動することができ、上記ガイド部材４に設けられた載置テーブル７と上記第１の可動部材４２を選択的に駆動することが可能となっている。
【００３７】
上記第１の可動部材４２の上面には、この第１の可動部材４２の長手方向に沿って移動可能な第２の可動部材４５が長手方向を上記第１の可動部材４２に対して直交させて設けられている。
【００３８】
図５と図６に示すように、上記第１の可動部材４２の長手方向一端にはパルスモータからなる第２のＹ駆動源４６が設けられ、この第２のＹ駆動源４６によって上記第２の可動部材４５を上記Ｘ方向と交差するＹ方向、つまり上記塗布ヘッド２２の並設方向に沿って駆動することができるようになっている。
【００３９】
上記第２の可動部材４５のＸ方向に沿う長手方向一端部には高速度カメラ４８が設けられ、他端にはこの高速度カメラ４８に向けて照明光を出射する光源４９が設けられている。上記高速度カメラ４８と光源４９とで検出手段を構成している。
なお、上記第２の可動部材４５の長手方向中央部分の上面には後述するように各塗布ヘッド２２のノズル３４から吐出される溶液を受ける受け皿５１が設けられている。
【００４０】
図７は、上記測定装置４１によって塗布ヘッド２２のノズル３４から吐出される溶液の量を測定するときの制御回路を示す。同図中５２は制御装置である。この制御装置５２にはタイミング設定装置５３が接続されている。
【００４１】
上記タイミング設定装置５３は、上記制御装置５２から駆動信号Ｄ１が入力されると、上記塗布ヘッド２２に設けられた駆動部３６を介してそれぞれの圧電素子３５に電圧を印加する吐出信号Ｓ１と、光源コントローラ５４を介して上記光源４９から照明光を出射させる発光信号Ｓ２と、上記高速度カメラ４８を作動させる撮像信号Ｓ３とを所定のタイミングで同期して出力する。吐出信号Ｓ１を受けた駆動部３６は、制御装置５２から送られる電圧指令信号Ｓ１１に応じた電圧Ｖを圧電素子３５に供給するようになっている。
【００４２】
それによって、所定の塗布ヘッド２２のノズル３４から溶液が吐出されるとともに、光源４９から照明光が出射され、上記高速度カメラ４８によって上記ノズル３４から吐出され基板Ｗに到達する前の溶液が撮像されるようになっている。なお、発光信号Ｓ２と撮像信号Ｓ３は同じ信号であってもよく、別々の信号であってもよい。
【００４３】
溶液を撮像した上記高速度カメラ４８は、その撮像信号Ｓ４を画像処理装置５５に出力する。画像処理装置５５は上記高速度カメラ４８からの撮像信号Ｓ４を処理し、その撮像信号Ｓ４によってノズル３４から吐出された溶液の長さＬ（吐出方向における長さ）を算出する。
【００４４】
なお、高速度カメラ４８によって溶液の長さＬを撮像する場合、ノズル３４から吐出される溶液がそのノズル３４から出きった時点で撮像するよう、その撮像タイミングをタイミング設定装置５３によって設定すれば、溶液の長さＬの全長を撮像することができる。
【００４５】
上記高速度カメラ４８は，図１２に示すように一度に複数のノズル３４から吐出された溶液を撮像することができる視野範囲Ａを有する。この実施の形態では高速度カメラ４８はその視野範囲Ａに５つのノズル３４及び５つのノズル３４から吐出される溶液Ｙを撮像することができるようになっている。したがって、上記画像処理装置５５は上記高速度カメラ４８が一度に撮像した視野範囲Ａの画像から５つのノズル３４から吐出された溶液Ｙの長さＬを算出することができる。
【００４６】
上記画像処理装置５５によって算出された算出信号Ｓ５は上記制御装置５２に出力される。算出信号Ｓ５を受けた制御装置５２はノズル３４から溶液を吐出させる圧電素子３５に印加する電圧Ｖを制御する。
【００４７】
図８は圧電素子３５に印加する電圧Ｖと、ノズル３４から吐出される溶液の量との関係を予め測定したグラフであって、印加電圧Ｖを増加させると溶液の吐出量が直線的に増加する関係にあることが分かる。
【００４８】
図９は圧電素子３５に印加する電圧Ｖと、ノズル３４から吐出される溶液の長さＬとの関係を測定したグラフであって、印加電圧を増加させると、吐出される溶液の長さＬが直線的に増加する関係にあることが分かる。図１０はノズル３４から吐出される溶液の量と長さＬとの関係を測定したグラフであって、吐出量が増加すると、溶液の長さＬが直線的に増加する関係にあることが分かる。
【００４９】
以上のことから、圧電素子３５に印加する電圧Ｖによってノズル３４から吐出される溶液の長さＬを変えることができるから、その長さＬを変えることでノズル３４から吐出される溶液の量を制御することができる。
【００５０】
上記制御装置５２は、画像処理装置５５からの算出信号Ｓ５を処理して、圧電素子３５に印加する電圧Ｖを制御すると同時に、測定装置４１のＹ方向の駆動を制御する駆動コントローラ５６に移動信号Ｓ６を出力する。
【００５１】
移動信号Ｓ６を受けた駆動コントローラ５６は第２のＹ駆動源４６に駆動信号Ｄ２を出力する。それによって、高速度カメラ４８と光源４９が設けられた第２の可動部材４５がＹ方向に所定距離駆動され、上記塗布ヘッド２２のＹ方向に位置するつぎの５つのノズル３４を上記高速度カメラ４８によって撮像できるよう、上記第２の可動部材４５をＹ方向に対して位置決めする。
【００５２】
図１１はノズル３４から吐出される溶液の長さを設定する動作を説明したフローチャートである。まず、測定装置４１が測定される塗布ヘッド２２に対して位置決めされた状態、すなわち高速度カメラ４８と光源４９との間を塗布ヘッド２２の測定対象のノズル３４から吐出された溶液が通過する状態で、Ｐ１で示す第１の工程で動作が開始されると、Ｐ２で示す第２の工程では上記塗布ヘッド２２の全てのノズル３４から溶液が吐出される。各ノズル３４からの溶液の吐出は１回だけでなく、測定が完了するまで繰り返して行なわれる。そして、ノズル３４から吐出された溶液は受け皿５１によって受けられる。
【００５３】
溶液の吐出は、図７に示すように制御装置５２からタイミング設定装置５３に出力される駆動信号Ｄ１に基いて行なわれる。ノズル３４から溶液が吐出されると、Ｐ３で示す第３の工程では上記タイミング設定装置５３によって設定された所定のタイミングで、光源４９から照明光が出射されると同時に、高速度カメラ４８によってその視野範囲Ａ内に収めることができる５つのノズル３４から吐出された溶液が撮像される。
【００５４】
Ｐ４で示す第４の工程では、上記高速度カメラ４８からの画像信号Ｓ４によってノズル３４から吐出された溶液の長さＬを画像処理装置５５によって算出し、Ｐ５で示す第５の工程では各ノズル３４から吐出された溶液の長さＬが上記制御装置５２に設けられた図示しない比較部に設定された上限値と比較される。
【００５５】
なお、溶液の長さＬの算出は、図１２に一点鎖線で示すように、視野範囲Ａ内においてノズル３４毎に対応して設定された測定エリアＲ毎に行なわれる。
また、画像処理装置は、測定エリアＲ内において公知のエッジ抽出による処理を行い、溶液の長さＬの算出をする。
【００５６】
比較の結果、溶液の長さが上限値よりも長い場合には、Ｐ６で示す第６の工程でその溶液を吐出したノズル３４に対応する圧電素子３５に印加する電圧値が図９に示す測定グラフに基いて下げられる。
【００５７】
第５の工程Ｐ５での比較の結果、溶液の長さが上限値よりも小さい場合には、その長さがＰ７で示す第７の工程で上記比較部に設定された下限値と比較される。比較の結果、溶液の長さが下限値よりも小さい場合には、Ｐで示す第８の工程でその溶液を吐出したノズル３４に対応する圧電素子３５に印加する電圧値が図９に示す測定グラフに基いて上げられる。
【００５８】
Ｐ６で示す第６の工程又はＰ８で示す第８の工程で圧電素子３５に印加する電圧値を制御したならば、各ノズル３４から溶液を吐出させて撮像するという工程が視野範囲Ａ内の５つのノズル３４に対して順次行なわれる。それによって、高速度カメラ４８によって撮像された５つのノズル３４から吐出される溶液の長さＬ、つまり量が所定の範囲に設定されることになる。
【００５９】
第７の工程Ｐ７で比較の結果、溶液の長さが下限値よりも大きい場合、Ｐ９で示す第９の工程で高速度カメラ４８によって撮像された、その視野範囲Ａ内の５つのノズル３４から吐出される溶液の長さＬの測定が終了したか否かが確認される。終了していない場合には、Ｐ１０で示す第１０の工程で測定エリアＲの切り替えが行なわれ、５つのノズル３４のうち、測定が終了していないノズル３４から吐出される溶液の長さＬが測定される。
【００６０】
Ｐ９で視野範囲Ａ内の５つのノズル３４から吐出される溶液の長さＬの測定が終了したことが確認されると、Ｐ１１で示す第１１の工程では、１つの塗布ヘッド２２の全てのノズル３４から吐出される溶液の長さＬの測定が完了したか否かが確認される。完了していない場合には、Ｐ１２で示す第１２の工程で第２のＹ駆動源４６によって測定装置４１がＹ方向に所定距離駆動される。それによって、上記高速度カメラ４８の視野範囲Ａは未測定の複数のノズル３４を撮像する位置になり、それらノズル３４から吐出される溶液の長さが測定される。
【００６１】
そして、塗布ヘッド２２の全てのノズル３４から吐出される溶液の測定及びその測定に基く溶液の長さＬの設定が終了すると、Ｐ１３で示す第１３の工程で１つの塗布ヘッド２２に対する測定が終了となる。同様の作業が複数の塗布ヘッド２２に対して順次行なわれる。
【００６２】
このように、この実施の形態においては、塗布ヘッド２２のノズル３４から吐出される溶液の長さＬを測定し、その長さから吐出量を算出するようにした。図１０に示すように、ノズル３４から吐出される溶液の長さは吐出量が増加すると直線的に増加する関係にあるから、この関係より溶液の長さＬから吐出量を正確に知ることができる。
【００６３】
溶液の長さＬを高速度カメラ４８の画像信号Ｓ４から求める場合、誤差要因となる溶液の画像の輪郭部分に対応する受光素子（高速度カメラ４８が備える固体撮像素子の受光素子）の画素は、溶液の上端と下端にそれぞれ１つずつあるだけである。そのため、たとえばノズル３４から吐出される溶液の長さＬが受光素子１００個分の長さであるとすると、誤差要因は受光素子１００個中の２つ分になる。
【００６４】
これに対して溶液の量を投影面積で求める従来の場合、ノズル３４から吐出される溶液が受光素子に対し長さ方向に１００個分、幅方向にｎ個分に対応するとすれば、溶液の輪郭部分に対応する受光素子は（２００＋２ｎ）個であることになるから、この分、溶液の投影面積を算出する上での誤差要因となる。
【００６５】
したがって、溶液の長さＬから吐出量を求めるこの実施の形態によれば、溶液の投影面積から求める従来に比べて誤差要因となる画素数が極めてわずかになるから、その分、溶液の吐出量を精度よく測定することができることになる。
【００６６】
溶液はノズル３４から吐出された時点では細長い線状であるが、溶液自体の表面張力によって吐出されてから時間が経過するにつれて球形状に変形してゆく。したがって、測定精度を向上させるためには、溶液の長さＬの測定を、ノズル３４から吐出された直後、或いはそれに近いタイミングで撮像することが好ましい。
【００６７】
しかも、ノズル３４から吐出される溶液の吐出長さＬを精度よく測定できれば、その吐出長さＬを基準にしてノズル３４からの溶液の吐出量を高精度に設定することが可能となる。すなわち、塗布ヘッド２２の複数のノズル３４から吐出される溶液の吐出量が同じになるよう高精度に設定することができるから、基板Ｗに機能性薄膜を均一な厚さで形成することが可能となる。
【００６８】
上記一実施の形態では駆動手段としての圧電素子に電圧を印加して溶液を吐出させるインクジェット方式の塗布装置を例に挙げて説明したが、塗布装置としては溶液を加熱して溶液中の気泡を膨張させることで、その圧力で溶液を吐出させる方式であってもよく、その場合は駆動手段としては圧電素子に代わり、電圧値によって発熱量が変化するヒータが用いられることになる。
【００６９】
また、測定装置の高速度カメラと光源をベースのガイド部材に設けるようにしたが、ベースに立設された支持体に設けるようにしてもよい。
【００７０】
さらに、塗布ヘッドが設けられたヘッドテーブルはＹ方向に駆動可能であるから、測定装置はＸ方向だけ駆動可能に設け、Ｙ方向は塗布ヘッドを駆動することで、その塗布ヘッドのＹ方向に沿って設けられた複数のノズルから吐出される溶液の長さを順次測定するようにしてもよい。
【００７１】
さらに、測定装置として高速度カメラと光源を用いた例を挙げて説明したが、測定装置はノズルから吐出される溶液の長さを測定できる手段であればよく、例えば溶液の吐出方向と交差する方向に沿ってレーザ装置と、このレーザ装置から発振されたレーザ光を受光する受光器とを所定の間隔で配置し、ノズルから吐出された溶液がレーザ装置から発振されたレーザ光を遮る時間を測定し、その時間から溶液の長さを求める構成であってもよい。
【００７２】
また、溶液を５つのノズル分ずつ測定したが、測定するノズルの数は５つよりも多くても少なくてもよく、その数は限定されるものでない。
【００７３】
また、高速度カメラの視野範囲Ａに撮像される溶液の数は、溶液の長さと高速度カメラのレンズ倍率との関係で設定すればよい。つまり、高速度カメラの視野範囲Ａの総画素数は決まっている。そのため、溶液を視野範囲Ａにおいて、できるだけ大きく撮像した方が溶液の長さＬの算出に多くの画素を用いることができるから、それによって分解能が向上するから、測定精度を上げることができる。
【００７４】
溶液は、吐出方向に長い、縦長であるから、視野範囲Ａの縦方向の長さのほぼ一杯に溶液が撮像されるよう、高速度カメラのレンズ倍率を設定する。それによって、それによって分解能が向上するから、測定精度を上げることができる。この場合、設定した高速度カメラの倍率の視野範囲Ａの横方向に収まる数の溶液を一度に撮像すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【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正面図。
【図２】図１に示す塗布装置の側面図。
【図３】塗布ヘッドの縦断面図。
【図４】塗布ヘッドのノズルが形成された下面を示す図。
【図５】測定装置の側面図。
【図６】上記測定装置の平面図
【図７】制御系統を示すブロック図。
【図８】圧電素子に印加する電圧と、ノズルから吐出される溶液の量の関係を示すグラフ。
【図９】圧電素子に印加する電圧と、ノズルから吐出される溶液の長さの関係を示すグラフ。
【図１０】ノズルから吐出される溶液の量と、ノズルから吐出される溶液の長さの関係を示すグラフ。
【図１１】塗布ヘッドの各ノズルから吐出される溶液の量を設定する手順を説明したフローチャート。
【図１２】高速度カメラによって撮像された５つのノズルから吐出された溶液を示す説明図。
【符号の説明】
【００７６】
２２…塗布ヘッド、３５…圧電素子（駆動手段）、４１…測定装置（検出手段）、４８…高速度カメラ（検出手段）、４９…光源（検出手段）、５２…制御装置、５３…タイミング設定装置。
【技術分野】
【０００１】
この発明は基板に溶液を塗布する溶液の塗布装置及び塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、液晶表示装置の製造工程においては、ガラス製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吐出して基板の板面に塗布する、いわゆるインクジェット方式の塗布装置が用いられることがある。
【０００４】
上記塗布装置は基板を搬送する載置テーブルを有しており、この載置テーブルの上方には、上記ノズルが形成された複数の塗布ヘッドが基板の搬送方向に対してほぼ直交する方向に沿って配置されている。それによって、搬送される基板の上面には複数の塗布ヘッドのノズルから吐出された溶液が搬送方向と交差する方向に所定間隔で塗布されるようになっている。
【０００５】
各塗布ヘッドには各ノズルに対向して圧電素子が可撓板を介して設けられている。圧電素子に電圧を印加すると、上記可撓板が変形し、上記ノズルから溶液が吐出供給されるようになっている。
【０００６】
各塗布ヘッドの圧電素子に同じ大きさの電圧を印加しても、それぞれの塗布ヘッドは溶液の供給源からの配管抵抗や製作精度、組み立て精度などによって特性が異なるため、供給される溶液の量に差異が生じる。その結果、基板に形成される機能性薄膜の厚さが均一にならないということがある。
【０００７】
そこで、従来はノズルから吐出された溶液を高速度カメラで撮像し、撮像された溶液の投影面積から溶液の体積（量）を算出し、この体積によって各ノズルから吐出される溶液の量が均一になるように各圧電素子に印加する電圧を調整していた。
【０００８】
特許文献１には塗布ヘッドのノズルから吐出された溶液を高速度カメラで撮像し、その投影面積から体積、つまり量を求めることが示されている。
【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】
【０００９】
ところで、塗布ヘッドのノズルから吐出された溶液を高速度カメラで撮像し、撮像された溶液の当液面積を求める場合、次のような理由から算出誤差が生じる。
【００１０】
すなわち、高速度カメラには、吐出された溶液の飛翔経路を挟んで光源が対向配置される。ノズルから吐出された溶液が光源から照射される光を受けると、その像が高速度カメラの撮像面に配置され縦横行列状に数百の受光素子が配列されてなる固体撮像素子上に結像される。このとき、各受光素子は、受講料に応じた信号を出力する。すなわち、溶液部分から外れて位置する（背景部分に位置する）受光素子からは光源から照射された光を受けてその光量に応じた大きさの出力信号ａを出力し、溶液部分に対応する受光素子は光源からの光が溶液によって弱められるので、出力信号ａよりも小さい出力信号ｂを出力する。
【００１１】
また、溶液の輪郭部分に対応する受光素子は光の回折などもあるので出力信号ａと出力信号ｂとの間の大きさの出力信号ｃを出力する。
【００１２】
ここで、二値化によって溶液の当液面積を求める場合、各受光素子からの出力信号は出力信号ａと出力信号ｂとの間の大きさに設定された閾値と比較され、溶液部分に対応する信号と背景部分に対応する信号とに分けられる。具体的には、閾値よりも小さい信号は溶液部分に対応する信号、閾値よりも大きい信号は背景部分に対応する信号とされる。
【００１３】
このとき、溶液の輪郭部分に対応する受光素子からの出力信号ｃは、その大きさによって、溶液部分とされたり、背景部分とされたりする。そのため、実際には溶液の輪郭部分に対応していたとしても、溶液に対応していないと判定される信号ｃが生じる。このような、判定は溶液の輪郭部分において多数生じるので、このような判定結果から算出される溶液の投影面積は誤差を含んだものとなり、測定精度が低くなる。したがって、投影面積から算出される体積も精度が低いものとなり、ノズルから吐出された溶液の量を精確に測定することができないということになる。
【００１４】
この発明は、ノズルから吐出される溶液の量を、溶液の面積によらず、長さによって精度よく求めることができるようにした溶液の塗布装置及び塗布方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は、基板に溶液を供給塗布する溶液の塗布装置であって、
上記溶液を吐出するノズルを有する塗布ヘッドと、
この塗布ヘッドに設けられ電圧が印加されることで作動して上記ノズルから上記溶液を吐出させる駆動手段と、
上記ノズルから吐出された溶液の吐出方向における長さを検出する検出手段と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布装置にある。
【００１６】
上記検出手段が検出する溶液の長さによって上記駆動手段に印加する電圧値を制御する制御手段を有することが好ましい。
【００１７】
上記駆動手段に駆動信号を印加するタイミングと、上記検出手段によって上記溶液の長さを検出するタイミングを設定するタイミング設定手段を有することが好ましい。
【００１８】
この発明は、基板に溶液を供給塗布する溶液の塗布方法であって、
塗布ヘッドに設けられたノズルから上記溶液を吐出させる工程と、
上記ノズルから吐出された溶液の吐出方向の長さを検出する工程と、
検出された溶液の長さを予め設定された長さと比較する工程と、
この比較に基いて上記ノズルから吐出された溶液の長さを制御する工程と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布方法にある。
【００１９】
上記溶液の長さの検出は、上記ノズルから吐出された溶液を撮像カメラで撮像するとともに、その撮像カメラによって撮像される複数のノズルから吐出された溶液に対して行なうことが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、ノズルから吐出された溶液の長さを検出するようにした。そのため、その長さによってノズルから吐出された溶液の量を求めることができるから、溶液の投影面積から量を求める場合に比べて測定精度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、この発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１と図２に示すこの発明に係る塗布装置は直方体状のベース１を有する。このベース１の下面の所定位置にはそれぞれ脚２が設けられ、これら脚２によって上記ベース１は水平に支持されている。
【００２３】
図２に示すように、上記ベース１の上面の幅方向両端部には、所定の幅寸法の取付け板３が長手方向に沿ってそれぞれ設けられている。これら取付け板３の上面の幅方向一端部には長手方向に沿ってそれぞれガイド部材４が設けられている。これらガイド部材４の上面には、矩形板状のＸテーブル５が、その下面の幅方向両側に平行に設けられた断面ほぼ逆Ｕ字状の一対の第１の受け部材６をスライド可能に係合させて支持されている。Ｘテーブル５の上面には、このＸテーブル５よりも小さい載置テーブル7が設けられている。つまり、載置テーブル７は上記Ｘテーブル５を介して上記ガイド部材４に沿うＸ方向に移動可能となっている。
【００２４】
上記ガイド部材４には固定子４ａが設けられ、上記第１の受け部材６には可動子６ａが設けられ、上記固定子４ａと可動子６ａとで駆動手段となるリニアモータ８を形成している。
【００２５】
上記載置テーブル７には、たとえばアクティブマトリックス方式の液晶表示装置に用いられるガラス製の基板Ｗが供給される。この基板Ｗは、上記載置テーブル７に真空吸着や静電吸着などの手段によって吸着保持される。したがって、載置テーブル７に保持された基板Ｗは上記Ｘテーブル５によってＸ方向に駆動されるようになっている。
【００２６】
上記ベース１の長手方向中途部には上記一対のガイド部材４を跨ぐように門型の支持体１１が立設されている。この支持体１１の両側上部には角柱からなる取付け部材１２が水平に架設されている。
【００２７】
上記取付け部材１２にはヘッドテーブル１９が上記Ｘテーブル５の駆動方向であるＸ方向と直交するＹ方向（図２に矢印で示す）に沿って移動可能に設けられている。上記支持体１１の幅方向一側にはパルスモータからなる第１のＹ駆動源２１が設けられている。このＹ駆動源２１は上記ヘッドテーブル１９をＹ方向に沿って駆動するようになっている。なお、ヘッドテーブル１９のＹ方向の駆動はパルスモータに代わり、リニアモータで行うようにしてもよい。
【００２８】
上記ヘッドテーブル１９の一側面にはインクジェット方式によって機能性薄膜である、たとえば配向膜を形成する溶液（ポリイミド溶液）をドット状に吐出する複数の塗布ヘッド２２がＹ方向に沿って配置されている。この実施の形態では、たとえば７つの塗布ヘッド２２が千鳥状に二列で配置されている。
【００２９】
図３と図４に示すように、上記各塗布ヘッド２２はヘッド本体２８を備えている。ヘッド本体２８は筒状に形成され、その下面開口は可撓板２９によって閉塞されている。この可撓板２９はノズルプレート３１によって覆われており、このノズルプレート３１と上記可撓板２９との間には複数の液室３２が形成されている。
【００３０】
各液室３２は、ノズルプレート３１内に形成された主管路３１Ａに図示しない枝管路を介してそれぞれ連通していて、上記主管路３１Ａから上記枝管路を介して溶液が各液室３２に供給される。主管路３１Ａは、一端が後述する給液孔３３に接続され、他端が後述する回収孔３７に接続される。
【００３１】
上記ヘッド本体２８の長手方向一端部には上記液室３２に連通する上記給液孔３３が形成されている。この給液孔３３から上記各液室３２には機能性薄膜を形成する上記溶液が供給される。それによって、上記液室３２内は溶液で満たされるようになっている。
【００３２】
図４に示すように、上記ノズルプレート３１には、基板Ｗの搬送方向に直交する方向である、Ｙ方向に沿って複数のノズル３４が千鳥状に穿設されている。上記可撓板２９の上面には、図３に示すように上記各ノズル３４にそれぞれ対向して駆動手段としての複数の圧電素子３５が設けられている。
【００３３】
各圧電素子３５は上記ヘッド本体２８内に設けられた駆動部３６によって駆動電圧が供給される。それによって、圧電素子３５は伸縮し、可撓板２９を部分的に変形させるから、その圧電素子３５に対向位置するノズル３４から溶液がドット状に吐出され、搬送される基板Ｗの上面に供給塗布される。したがって、基板Ｗの上面には、ドット状の溶液が行列状に配列されてなる塗布パターンが形成される。そして、この塗布パターンは、ドット状の各溶液が流動して濡れ広がることにより、付着し合って１つの膜となる。
【００３４】
上記ヘッド本体２８の長手方向他端部には上記液室３２に連通する上記回収孔３７が形成されている。上記給液孔３３から液室３２に供給された溶液は、上記回収孔３７から回収することができるようになっている。すなわち、各ヘッド２２は上記液室３２に供給された溶液をノズル３４から吐出させるだけでなく、上記液室３２を通じて上記回収孔３７から回収することが可能となっている。
【００３５】
図１に示すように、上記ガイド部材４の一端部には上記塗布ヘッド２２のノズル３４から吐出される溶液の量を測定するための測定装置４１が設けられている。この測定装置４１は第１の可動部材４２を有する。この第１の可動部材４２は下面の幅方向両端部に一対の第２の受け部材４３（１つのみ図示）が設けられ、この受け部材４３を上記ガイド部材４にスライド可能に係合させて設けられている。そして、上記ノズル３４から吐出される溶液の量を測定しないときには図１に示すように上記ガイド部材４の長手方向一端部の待機位置、つまり載置テーブル７の往復動の邪魔にならない位置で待機している。
【００３６】
なお、第１の可動部材４２は上記リニアモータ８によって上記ガイド部材４に沿うＸ方向に駆動することができ、上記ガイド部材４に設けられた載置テーブル７と上記第１の可動部材４２を選択的に駆動することが可能となっている。
【００３７】
上記第１の可動部材４２の上面には、この第１の可動部材４２の長手方向に沿って移動可能な第２の可動部材４５が長手方向を上記第１の可動部材４２に対して直交させて設けられている。
【００３８】
図５と図６に示すように、上記第１の可動部材４２の長手方向一端にはパルスモータからなる第２のＹ駆動源４６が設けられ、この第２のＹ駆動源４６によって上記第２の可動部材４５を上記Ｘ方向と交差するＹ方向、つまり上記塗布ヘッド２２の並設方向に沿って駆動することができるようになっている。
【００３９】
上記第２の可動部材４５のＸ方向に沿う長手方向一端部には高速度カメラ４８が設けられ、他端にはこの高速度カメラ４８に向けて照明光を出射する光源４９が設けられている。上記高速度カメラ４８と光源４９とで検出手段を構成している。
なお、上記第２の可動部材４５の長手方向中央部分の上面には後述するように各塗布ヘッド２２のノズル３４から吐出される溶液を受ける受け皿５１が設けられている。
【００４０】
図７は、上記測定装置４１によって塗布ヘッド２２のノズル３４から吐出される溶液の量を測定するときの制御回路を示す。同図中５２は制御装置である。この制御装置５２にはタイミング設定装置５３が接続されている。
【００４１】
上記タイミング設定装置５３は、上記制御装置５２から駆動信号Ｄ１が入力されると、上記塗布ヘッド２２に設けられた駆動部３６を介してそれぞれの圧電素子３５に電圧を印加する吐出信号Ｓ１と、光源コントローラ５４を介して上記光源４９から照明光を出射させる発光信号Ｓ２と、上記高速度カメラ４８を作動させる撮像信号Ｓ３とを所定のタイミングで同期して出力する。吐出信号Ｓ１を受けた駆動部３６は、制御装置５２から送られる電圧指令信号Ｓ１１に応じた電圧Ｖを圧電素子３５に供給するようになっている。
【００４２】
それによって、所定の塗布ヘッド２２のノズル３４から溶液が吐出されるとともに、光源４９から照明光が出射され、上記高速度カメラ４８によって上記ノズル３４から吐出され基板Ｗに到達する前の溶液が撮像されるようになっている。なお、発光信号Ｓ２と撮像信号Ｓ３は同じ信号であってもよく、別々の信号であってもよい。
【００４３】
溶液を撮像した上記高速度カメラ４８は、その撮像信号Ｓ４を画像処理装置５５に出力する。画像処理装置５５は上記高速度カメラ４８からの撮像信号Ｓ４を処理し、その撮像信号Ｓ４によってノズル３４から吐出された溶液の長さＬ（吐出方向における長さ）を算出する。
【００４４】
なお、高速度カメラ４８によって溶液の長さＬを撮像する場合、ノズル３４から吐出される溶液がそのノズル３４から出きった時点で撮像するよう、その撮像タイミングをタイミング設定装置５３によって設定すれば、溶液の長さＬの全長を撮像することができる。
【００４５】
上記高速度カメラ４８は，図１２に示すように一度に複数のノズル３４から吐出された溶液を撮像することができる視野範囲Ａを有する。この実施の形態では高速度カメラ４８はその視野範囲Ａに５つのノズル３４及び５つのノズル３４から吐出される溶液Ｙを撮像することができるようになっている。したがって、上記画像処理装置５５は上記高速度カメラ４８が一度に撮像した視野範囲Ａの画像から５つのノズル３４から吐出された溶液Ｙの長さＬを算出することができる。
【００４６】
上記画像処理装置５５によって算出された算出信号Ｓ５は上記制御装置５２に出力される。算出信号Ｓ５を受けた制御装置５２はノズル３４から溶液を吐出させる圧電素子３５に印加する電圧Ｖを制御する。
【００４７】
図８は圧電素子３５に印加する電圧Ｖと、ノズル３４から吐出される溶液の量との関係を予め測定したグラフであって、印加電圧Ｖを増加させると溶液の吐出量が直線的に増加する関係にあることが分かる。
【００４８】
図９は圧電素子３５に印加する電圧Ｖと、ノズル３４から吐出される溶液の長さＬとの関係を測定したグラフであって、印加電圧を増加させると、吐出される溶液の長さＬが直線的に増加する関係にあることが分かる。図１０はノズル３４から吐出される溶液の量と長さＬとの関係を測定したグラフであって、吐出量が増加すると、溶液の長さＬが直線的に増加する関係にあることが分かる。
【００４９】
以上のことから、圧電素子３５に印加する電圧Ｖによってノズル３４から吐出される溶液の長さＬを変えることができるから、その長さＬを変えることでノズル３４から吐出される溶液の量を制御することができる。
【００５０】
上記制御装置５２は、画像処理装置５５からの算出信号Ｓ５を処理して、圧電素子３５に印加する電圧Ｖを制御すると同時に、測定装置４１のＹ方向の駆動を制御する駆動コントローラ５６に移動信号Ｓ６を出力する。
【００５１】
移動信号Ｓ６を受けた駆動コントローラ５６は第２のＹ駆動源４６に駆動信号Ｄ２を出力する。それによって、高速度カメラ４８と光源４９が設けられた第２の可動部材４５がＹ方向に所定距離駆動され、上記塗布ヘッド２２のＹ方向に位置するつぎの５つのノズル３４を上記高速度カメラ４８によって撮像できるよう、上記第２の可動部材４５をＹ方向に対して位置決めする。
【００５２】
図１１はノズル３４から吐出される溶液の長さを設定する動作を説明したフローチャートである。まず、測定装置４１が測定される塗布ヘッド２２に対して位置決めされた状態、すなわち高速度カメラ４８と光源４９との間を塗布ヘッド２２の測定対象のノズル３４から吐出された溶液が通過する状態で、Ｐ１で示す第１の工程で動作が開始されると、Ｐ２で示す第２の工程では上記塗布ヘッド２２の全てのノズル３４から溶液が吐出される。各ノズル３４からの溶液の吐出は１回だけでなく、測定が完了するまで繰り返して行なわれる。そして、ノズル３４から吐出された溶液は受け皿５１によって受けられる。
【００５３】
溶液の吐出は、図７に示すように制御装置５２からタイミング設定装置５３に出力される駆動信号Ｄ１に基いて行なわれる。ノズル３４から溶液が吐出されると、Ｐ３で示す第３の工程では上記タイミング設定装置５３によって設定された所定のタイミングで、光源４９から照明光が出射されると同時に、高速度カメラ４８によってその視野範囲Ａ内に収めることができる５つのノズル３４から吐出された溶液が撮像される。
【００５４】
Ｐ４で示す第４の工程では、上記高速度カメラ４８からの画像信号Ｓ４によってノズル３４から吐出された溶液の長さＬを画像処理装置５５によって算出し、Ｐ５で示す第５の工程では各ノズル３４から吐出された溶液の長さＬが上記制御装置５２に設けられた図示しない比較部に設定された上限値と比較される。
【００５５】
なお、溶液の長さＬの算出は、図１２に一点鎖線で示すように、視野範囲Ａ内においてノズル３４毎に対応して設定された測定エリアＲ毎に行なわれる。
また、画像処理装置は、測定エリアＲ内において公知のエッジ抽出による処理を行い、溶液の長さＬの算出をする。
【００５６】
比較の結果、溶液の長さが上限値よりも長い場合には、Ｐ６で示す第６の工程でその溶液を吐出したノズル３４に対応する圧電素子３５に印加する電圧値が図９に示す測定グラフに基いて下げられる。
【００５７】
第５の工程Ｐ５での比較の結果、溶液の長さが上限値よりも小さい場合には、その長さがＰ７で示す第７の工程で上記比較部に設定された下限値と比較される。比較の結果、溶液の長さが下限値よりも小さい場合には、Ｐで示す第８の工程でその溶液を吐出したノズル３４に対応する圧電素子３５に印加する電圧値が図９に示す測定グラフに基いて上げられる。
【００５８】
Ｐ６で示す第６の工程又はＰ８で示す第８の工程で圧電素子３５に印加する電圧値を制御したならば、各ノズル３４から溶液を吐出させて撮像するという工程が視野範囲Ａ内の５つのノズル３４に対して順次行なわれる。それによって、高速度カメラ４８によって撮像された５つのノズル３４から吐出される溶液の長さＬ、つまり量が所定の範囲に設定されることになる。
【００５９】
第７の工程Ｐ７で比較の結果、溶液の長さが下限値よりも大きい場合、Ｐ９で示す第９の工程で高速度カメラ４８によって撮像された、その視野範囲Ａ内の５つのノズル３４から吐出される溶液の長さＬの測定が終了したか否かが確認される。終了していない場合には、Ｐ１０で示す第１０の工程で測定エリアＲの切り替えが行なわれ、５つのノズル３４のうち、測定が終了していないノズル３４から吐出される溶液の長さＬが測定される。
【００６０】
Ｐ９で視野範囲Ａ内の５つのノズル３４から吐出される溶液の長さＬの測定が終了したことが確認されると、Ｐ１１で示す第１１の工程では、１つの塗布ヘッド２２の全てのノズル３４から吐出される溶液の長さＬの測定が完了したか否かが確認される。完了していない場合には、Ｐ１２で示す第１２の工程で第２のＹ駆動源４６によって測定装置４１がＹ方向に所定距離駆動される。それによって、上記高速度カメラ４８の視野範囲Ａは未測定の複数のノズル３４を撮像する位置になり、それらノズル３４から吐出される溶液の長さが測定される。
【００６１】
そして、塗布ヘッド２２の全てのノズル３４から吐出される溶液の測定及びその測定に基く溶液の長さＬの設定が終了すると、Ｐ１３で示す第１３の工程で１つの塗布ヘッド２２に対する測定が終了となる。同様の作業が複数の塗布ヘッド２２に対して順次行なわれる。
【００６２】
このように、この実施の形態においては、塗布ヘッド２２のノズル３４から吐出される溶液の長さＬを測定し、その長さから吐出量を算出するようにした。図１０に示すように、ノズル３４から吐出される溶液の長さは吐出量が増加すると直線的に増加する関係にあるから、この関係より溶液の長さＬから吐出量を正確に知ることができる。
【００６３】
溶液の長さＬを高速度カメラ４８の画像信号Ｓ４から求める場合、誤差要因となる溶液の画像の輪郭部分に対応する受光素子（高速度カメラ４８が備える固体撮像素子の受光素子）の画素は、溶液の上端と下端にそれぞれ１つずつあるだけである。そのため、たとえばノズル３４から吐出される溶液の長さＬが受光素子１００個分の長さであるとすると、誤差要因は受光素子１００個中の２つ分になる。
【００６４】
これに対して溶液の量を投影面積で求める従来の場合、ノズル３４から吐出される溶液が受光素子に対し長さ方向に１００個分、幅方向にｎ個分に対応するとすれば、溶液の輪郭部分に対応する受光素子は（２００＋２ｎ）個であることになるから、この分、溶液の投影面積を算出する上での誤差要因となる。
【００６５】
したがって、溶液の長さＬから吐出量を求めるこの実施の形態によれば、溶液の投影面積から求める従来に比べて誤差要因となる画素数が極めてわずかになるから、その分、溶液の吐出量を精度よく測定することができることになる。
【００６６】
溶液はノズル３４から吐出された時点では細長い線状であるが、溶液自体の表面張力によって吐出されてから時間が経過するにつれて球形状に変形してゆく。したがって、測定精度を向上させるためには、溶液の長さＬの測定を、ノズル３４から吐出された直後、或いはそれに近いタイミングで撮像することが好ましい。
【００６７】
しかも、ノズル３４から吐出される溶液の吐出長さＬを精度よく測定できれば、その吐出長さＬを基準にしてノズル３４からの溶液の吐出量を高精度に設定することが可能となる。すなわち、塗布ヘッド２２の複数のノズル３４から吐出される溶液の吐出量が同じになるよう高精度に設定することができるから、基板Ｗに機能性薄膜を均一な厚さで形成することが可能となる。
【００６８】
上記一実施の形態では駆動手段としての圧電素子に電圧を印加して溶液を吐出させるインクジェット方式の塗布装置を例に挙げて説明したが、塗布装置としては溶液を加熱して溶液中の気泡を膨張させることで、その圧力で溶液を吐出させる方式であってもよく、その場合は駆動手段としては圧電素子に代わり、電圧値によって発熱量が変化するヒータが用いられることになる。
【００６９】
また、測定装置の高速度カメラと光源をベースのガイド部材に設けるようにしたが、ベースに立設された支持体に設けるようにしてもよい。
【００７０】
さらに、塗布ヘッドが設けられたヘッドテーブルはＹ方向に駆動可能であるから、測定装置はＸ方向だけ駆動可能に設け、Ｙ方向は塗布ヘッドを駆動することで、その塗布ヘッドのＹ方向に沿って設けられた複数のノズルから吐出される溶液の長さを順次測定するようにしてもよい。
【００７１】
さらに、測定装置として高速度カメラと光源を用いた例を挙げて説明したが、測定装置はノズルから吐出される溶液の長さを測定できる手段であればよく、例えば溶液の吐出方向と交差する方向に沿ってレーザ装置と、このレーザ装置から発振されたレーザ光を受光する受光器とを所定の間隔で配置し、ノズルから吐出された溶液がレーザ装置から発振されたレーザ光を遮る時間を測定し、その時間から溶液の長さを求める構成であってもよい。
【００７２】
また、溶液を５つのノズル分ずつ測定したが、測定するノズルの数は５つよりも多くても少なくてもよく、その数は限定されるものでない。
【００７３】
また、高速度カメラの視野範囲Ａに撮像される溶液の数は、溶液の長さと高速度カメラのレンズ倍率との関係で設定すればよい。つまり、高速度カメラの視野範囲Ａの総画素数は決まっている。そのため、溶液を視野範囲Ａにおいて、できるだけ大きく撮像した方が溶液の長さＬの算出に多くの画素を用いることができるから、それによって分解能が向上するから、測定精度を上げることができる。
【００７４】
溶液は、吐出方向に長い、縦長であるから、視野範囲Ａの縦方向の長さのほぼ一杯に溶液が撮像されるよう、高速度カメラのレンズ倍率を設定する。それによって、それによって分解能が向上するから、測定精度を上げることができる。この場合、設定した高速度カメラの倍率の視野範囲Ａの横方向に収まる数の溶液を一度に撮像すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【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正面図。
【図２】図１に示す塗布装置の側面図。
【図３】塗布ヘッドの縦断面図。
【図４】塗布ヘッドのノズルが形成された下面を示す図。
【図５】測定装置の側面図。
【図６】上記測定装置の平面図
【図７】制御系統を示すブロック図。
【図８】圧電素子に印加する電圧と、ノズルから吐出される溶液の量の関係を示すグラフ。
【図９】圧電素子に印加する電圧と、ノズルから吐出される溶液の長さの関係を示すグラフ。
【図１０】ノズルから吐出される溶液の量と、ノズルから吐出される溶液の長さの関係を示すグラフ。
【図１１】塗布ヘッドの各ノズルから吐出される溶液の量を設定する手順を説明したフローチャート。
【図１２】高速度カメラによって撮像された５つのノズルから吐出された溶液を示す説明図。
【符号の説明】
【００７６】
２２…塗布ヘッド、３５…圧電素子（駆動手段）、４１…測定装置（検出手段）、４８…高速度カメラ（検出手段）、４９…光源（検出手段）、５２…制御装置、５３…タイミング設定装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に溶液を供給塗布する溶液の塗布装置であって、
上記溶液を吐出するノズルを有する塗布ヘッドと、
この塗布ヘッドに設けられ電圧が印加されることで作動して上記ノズルから上記溶液を吐出させる駆動手段と、
上記ノズルから吐出された溶液の吐出方向における長さを検出する検出手段と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布装置。
【請求項２】
上記検出手段が検出する溶液の長さによって上記駆動手段に印加する電圧値を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の溶液の塗布装置。
【請求項３】
上記駆動手段に駆動信号を印加するタイミングと、上記検出手段によって上記溶液の長さを検出するタイミングを設定するタイミング設定手段を有することを特徴とする請求項１記載の溶液の塗布装置。
【請求項４】
基板に溶液を供給塗布する溶液の塗布方法であって、
塗布ヘッドに設けられたノズルから上記溶液を吐出させる工程と、
上記ノズルから吐出された溶液の長さを検出する工程と、
検出された溶液の長さを予め設定された長さと比較する工程と、
この比較に基いて上記ノズルから吐出された溶液の吐出方向における長さを制御する工程と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布方法。
【請求項５】
上記溶液の長さの検出は、上記ノズルから吐出された溶液を撮像カメラで撮像するとともに、その撮像カメラによって撮像される複数のノズルから吐出された溶液に対して行なうことを特徴とする請求項４記載の溶液の塗布方法。
【請求項１】
基板に溶液を供給塗布する溶液の塗布装置であって、
上記溶液を吐出するノズルを有する塗布ヘッドと、
この塗布ヘッドに設けられ電圧が印加されることで作動して上記ノズルから上記溶液を吐出させる駆動手段と、
上記ノズルから吐出された溶液の吐出方向における長さを検出する検出手段と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布装置。
【請求項２】
上記検出手段が検出する溶液の長さによって上記駆動手段に印加する電圧値を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の溶液の塗布装置。
【請求項３】
上記駆動手段に駆動信号を印加するタイミングと、上記検出手段によって上記溶液の長さを検出するタイミングを設定するタイミング設定手段を有することを特徴とする請求項１記載の溶液の塗布装置。
【請求項４】
基板に溶液を供給塗布する溶液の塗布方法であって、
塗布ヘッドに設けられたノズルから上記溶液を吐出させる工程と、
上記ノズルから吐出された溶液の長さを検出する工程と、
検出された溶液の長さを予め設定された長さと比較する工程と、
この比較に基いて上記ノズルから吐出された溶液の吐出方向における長さを制御する工程と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布方法。
【請求項５】
上記溶液の長さの検出は、上記ノズルから吐出された溶液を撮像カメラで撮像するとともに、その撮像カメラによって撮像される複数のノズルから吐出された溶液に対して行なうことを特徴とする請求項４記載の溶液の塗布方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１４９２３９（Ｐ２００８−１４９２３９Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３８６６４（Ｐ２００６−３３８６６４）
【出願日】平成１８年１２月１５日（２００６．１２．１５）
【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２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１５日（２００６．１２．１５）
【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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