JP2011005465A - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本塗布前の予備試験で消費する塗布液の消費量を軽減し、予備試験にかかる時間を短縮することができる塗布装置及び塗布方法を提供する。
【解決手段】ステージに対して塗布ユニットを相対的に移動させて、走行速度計測部により計測された走行速度から実走行速度波形を形成し、塗布液ポンプに予め設定されたポンプ駆動指令を与えて塗布ユニットから塗布液を吐出させることにより、圧力計測部により計測された吐出圧力から実吐出圧力波形を形成し、前記実吐出圧力波形からポンプ駆動指令と実吐出圧力との対応関係を示す応答特性を取得し、前記応答特性を用いて、前記実吐出圧力波形が前記実走行速度波形の形状に近似するようにポンプ駆動指令を調節し、近似後の実吐出圧力波形が所定の許容範囲内である場合には、その近似後の実吐出圧力波形に基づくポンプ駆動指令を本ポンプ駆動指令に設定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、塗布液を吐出する塗布ユニットと基板とを相対的に移動させて、基板上に塗布膜を形成する塗布装置及び塗布方法に関するものである。

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等の塗布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、塗布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、塗布液を吐出する塗布ユニットと、この塗布ユニットに塗布液を供給するポンプとを有しており、塗布ユニットの口金部のスリットノズルから塗布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、均一厚さの塗布膜が形成された基板が形成されるようになっている。

このような塗布装置で均一厚さの塗布膜を形成するには、塗布ユニットの走行速度や吐出圧力等の条件の調節が必要になる。したがって、本番の塗布動作を行なう前に、均一厚さの塗布膜が形成される条件を設定する条件出し塗布動作（予備試験）が行われる。

すなわち、特許文献１に記載されているように、塗布膜の膜厚は、塗布液を吐出する圧力波形に依存するため、この圧力波形の形状が所望の形状になるようにポンプの駆動波形（ポンプの駆動指令）を設定する。具体的には、本塗布と同じ条件で塗布動作を行うことにより圧力波形を取得する。そして、圧力波形の形状が所望の形状になるように、ポンプの吐出速度や吐出タイミングなどの条件を変更し、それに応じたポンプ駆動指令を作成する。

特開２００５−２８８３８

しかし、従来の塗布装置では、上述のように予備試験による実際の塗布動作を繰り返し行うというトライアンドエラーによる塗布条件の調節が必要になるため、塗布液が無駄に消費されるという問題があった。すなわち、予備試験では、圧力波形形状が所望の形状になるまで複数回の塗布動作が必要になる。そして、一度予備試験を行った結果から塗布装置を適宜調節した後、再度塗布動作を行うが、その塗布動作で得られる圧力波形の結果から最適な条件設定を行うには熟練者による経験が大きく影響する。そのため、うまく調節できない場合には、塗布動作の回数が多数回に及び、その結果、塗布液を大量に消費してしまうという問題があった。

また、実際に塗布液を吐出して塗布を行うには一定の時間を要するため、塗布動作の回数が増えると、塗布動作に要する時間が長くなるため、本番塗布前の条件出しを行う時間が長時間に及び、生産効率の低下を招く要因となっていた。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、予備試験で消費する塗布液の消費量を軽減し、予備試験にかかる時間を短縮することができる塗布装置及び塗布方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明の塗布装置は、基板を載置するステージと、前記ステージに載置された基板に対し相対的に移動しつつ塗布液を吐出することにより前記基板上に塗布膜を形成する塗布ユニットと、前記塗布ユニットに塗布液を供給し、塗布ユニットから塗布液を吐出させる塗布液ポンプと、前記ステージに対する塗布ユニットの相対速度を計測する走行速度計測部と、前記塗布ユニットから吐出される塗布液の圧力を計測する圧力計測部と、これらを統括的に制御する制御装置とを備えており、前記制御装置は、ステージに対して塗布ユニットを相対的に移動させることにより、前記走行速度計測部により計測された走行速度から実走行速度波形を形成し、前記塗布液ポンプに予め設定されたポンプ駆動波形に基づく仮のポンプ駆動指令を与えて塗布ユニットから塗布液を吐出させることにより、前記圧力計測部により計測された吐出圧力から実吐出圧力波形を形成し、前記ポンプ駆動波形と前記実吐出圧力波形とからポンプ駆動指令と実吐出圧力との対応関係を示す応答特性を取得し、前記応答特性を用いて、前記実吐出圧力波形が前記実走行速度波形の形状に近似するように前記ポンプ駆動指令を調節し、近似後の前記実吐出圧力波形が所定の許容範囲内である場合に、その近似後の実吐出圧力波形に基づくポンプ駆動指令を本ポンプ駆動指令に設定することを特徴としている。

また、上記課題を解決するために本発明の塗布方法は、塗布液を供給する塗布液ポンプに連結された塗布ユニットをステージ上に載置された基板に対して相対的に移動させつつ、前記塗布液ポンプを駆動させて塗布ユニットから塗布液を吐出させることにより、基板上に塗布膜を形成する塗布方法であって、ステージに対して塗布ユニットを相対的に移動させつつ、前記塗布ユニットの走行速度を計測してこの塗布ユニットの実走行速度波形を形成する実走行速度計測工程と、前記塗布液ポンプに予め設定されたポンプ駆動波形に基づく仮のポンプ駆動指令を与えて塗布ユニットから塗布液を吐出させることにより、塗布ユニットから吐出される塗布液の吐出圧力を計測して実吐出圧力波形を形成する実吐出圧力計測工程と、前記ポンプ駆動波形と前記実吐出圧力波形とからポンプ駆動指令と実吐出圧力との対応関係を示す応答特性を取得する応答特性取得工程と、前記応答特性を用いて、前記実吐出圧力波形が前記実走行速度波形の形状に近似するように前記ポンプ駆動指令を調節するポンプ駆動指令調節工程と、近似後の前記実吐出圧力波形が所定の許容範囲内であるか否かを判断し、許容範囲内である場合に、その近似後の実吐出圧力波形に基づくポンプ駆動指令を本ポンプ駆動指令に設定する本ポンプ駆動指令設定工程と、を有することを特徴としている。

上記塗布装置及び塗布方法によれば、塗布液ポンプにポンプ駆動指令を与えて塗布ユニットから実際に吐出される塗布液の実吐出圧力を計測し、計測した実吐出圧力と与えたポンプ駆動指令との対応関係を示す応答特性を取得することにより、ポンプ駆動指令に対する実吐出圧力を計算により求めることができる。そのため、実際に塗布液を吐出することなくポンプ駆動指令を所望の圧力波形になるように計算結果から設定することができるため、予備試験において必要以上に塗布液が消費されるのを抑えることができる。

理論上、各時間において、吐出流量と塗布ユニットの走行速度との比が一定であれば、基板上の塗布膜の厚さは一定になるため、吐出流量波形と走行速度波形とが一致する形状であれば、基板上の塗布膜の厚さは一定になる。したがって、吐出流量と吐出圧力とは比例関係を有することから、吐出圧力波形が走行速度波形と一致すれば、基板上の塗布膜の厚さは一定になる。

そこで、本発明では、仮のポンプ駆動指令を与えて塗布液を吐出させたときの実吐出圧力波形からポンプ駆動指令と実吐出圧力との関係を示す応答特性を取得しておき、この応答特性を用いて、ポンプ駆動指令を適宜調節することにより、実吐出圧力波形が実走行速度波形の形状に近似するように実吐出圧力波形を計算により変形させる。すなわち、ポンプ駆動指令を調節して実吐出圧力をシミュレーションすることにより、実吐出圧力波形が実走行速度波形と比較したときに許容される誤差範囲内（許容範囲内）になるように調節する。そして、近似させた実吐出圧力波形が許容範囲内である場合に、その実吐出圧力波形を形成するポンプ駆動指令を本番の塗布を行う本ポンプ駆動指令に設定する。これにより、実吐出圧力波形を取得するために予備試験において１度塗布動作を行うだけで本ポンプ駆動指令を設定することができるため、従来のトライアンドエラーを繰り返す場合に比べて、予備試験で消費する塗布液の消費量を軽減し、予備試験にかかる時間を短縮することができる。

また、前記制御装置は、前記応答特性を用いて調節された本ポンプ駆動指令を塗布液ポンプに与えて塗布ユニットから塗布液を吐出させることにより、前記圧力計測部により計測された吐出圧力から実吐出圧力波形を形成し、前記応答特性を用いて、前記実吐出圧力波形が前記実走行速度波形の形状に近似するように前記本ポンプ駆動指令を調節し、近似後の前記実吐出圧力波形が所定の許容範囲内である場合には、その近似後の実吐出圧力波形に基づく本ポンプ駆動指令を新たな本ポンプ駆動指令に設定する構成にしてもよい。言い換えれば、前記本ポンプ駆動指令設定工程後、設定された本ポンプ駆動指令を与えて塗布ユニットから塗布液を吐出させることにより、塗布ユニットから吐出される塗布液の吐出圧力を計測して実吐出圧力波形を形成する第２の実吐出圧力計測工程と、前記応答特性を用いて、前記実吐出圧力波形が前記実走行速度波形の形状に近似するように前記本ポンプ駆動指令を調節する第２のポンプ駆動指令調節工程と、近似後の前記実吐出圧力波形が所定の許容範囲内であるか否かを判断し、許容範囲内である場合に、その近似後の実吐出圧力波形に基づく本ポンプ駆動指令を新たな本ポンプ駆動指令に設定する第２の本ポンプ駆動指令設定工程とをさらに有する構成にしてもよい。

この構成によれば、設定された本ポンプ駆動指令により塗布動作を行って取得された実吐出圧力波形を、先に求めた応答特性を用いて実走行速度波形に再度近似させることにより、より一層、実走行速度波形に一致した実吐出圧力波形を形成する本ポンプ駆動指令を設定することができる。

本発明の塗布装置及び塗布方法によれば、予備試験で消費する塗布液の消費量を軽減し、予備試験にかかる時間を短縮することができる。

本発明の塗布装置における塗布装置本体を概略的に示す側面図である。 塗布装置本体を示す斜視図である。 塗布ユニットの脚部付近を示す図である。 塗布装置の配管経路、信号経路の概略を示す構成図である。 塗布装置の制御系を示すブロック図である。 実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）と実走行速度波形Ｗ（ｔ）の一例を示す図であり、（ａ）は実走行速度波形Ｗ（ｔ）を示す図であり、（ｂ）は実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）を示す図である。 実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）と実走行速度波形Ｗ（ｔ）とを正規化して重ね合わせた図である。 塗布装置の動作を示すフローチャートである。 予備試験における塗布装置の動作を示すフローチャートである。 ポンプ駆動指令調節工程における塗布装置の動作を示すフローチャートである。

図１は、本発明の一実施形態における塗布装置における塗布装置本体の外観を概略的に示す斜視図であり、図２は、塗布装置を示す側面図であり、図３は、塗布ユニットの脚部付近を示す図である。また、図４は、塗布装置の配管経路、信号経路の概略を示す構成図である。

図１〜図４に示すように、塗布装置は、塗布装置本体１と、塗布装置本体１に塗布液を供給する塗布液ポンプ８と、塗布液を貯留する塗布液タンクＴと、これらを統括的に制御する制御装置９０とを有しおり、これら塗布装置本体１と塗布液ポンプ８と塗布液タンクＴとは配管８７によって連結接続されている。そして、塗布液ポンプ８を駆動制御することにより、塗布液タンクＴの塗布液が塗布装置本体１に供給されるようになっている。

塗布装置本体１は、基板１０上に薬液やレジスト液等の液状物（以下、塗布液と称す）の塗布膜を形成するものであり、基台２と、基板１０を載置するためのステージ２１と、このステージ２１に対し特定方向に移動可能に構成される塗布ユニット３０とを備えている。

なお、以下の説明では、この塗布ユニット３０が移動する方向をＸ軸方向、これと水平面上で直交する方向をＹ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。

前記基台２には、その中央部分にステージ２１が配置されている。このステージ２１は、搬入された基板１０を載置するものである。このステージ２１には、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１０が保持されるようになっている。具体的には、ステージ２１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１０をステージ２１の表面に吸着させて保持できるようになっている。

また、ステージ２１には、基板１０を昇降動作させる基板昇降機構が設けられている。具体的には、ステージ２１の表面には複数のピン孔が形成されており、このピン孔にはＺ軸方向に昇降動作可能なリフトピン（不図示）が埋設されている。すなわち、ステージ２１の表面からリフトピンを突出させた状態で基板１０が搬入されるとリフトピンの先端部分が基板１０に当接して基板１０を保持することができる。そして、その状態からリフトピンを下降させてピン孔に収容させることにより、基板１０をステージ２１の表面に載置することができるようになっている。

また、塗布ユニット３０は、基板１０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３０は、図１，図３に示すように、基台２と連結される脚部３１とＹ軸方向に延びる口金部３４とを有しており、基台２上をＹ軸方向に跨いだ状態でＸ軸方向に移動可能に取り付けられている。具体的には、基台２のＹ軸方向両端部分にはそれぞれＸ軸方向に延びるレール２２が設置されており、脚部３１がこのレール２２にスライド自在に取り付けられている。そして、脚部３１にはリニアモータ３３が取り付けられており、このリニアモータ３３を駆動制御することにより、塗布ユニット３０がＸ軸方向に移動し、任意の位置で停止することができる。具体的には、脚部３１には、エンコーダー３８（図５参照）が取付けられており、このエンコーダー３８（本発明の走行速度計測部）からの位置情報により、塗布ユニット３０の位置を把握することができる。すなわち、エンコーダー３８と後述の制御装置９０とが接続されており、エンコーダー３８からの出力信号を受信した制御装置９０により、塗布ユニット３０の位置、及び、塗布ユニット３０の移動速度、すなわち、基板１０に対する塗布ユニット３０の相対速度が計測されるようになっている。なお、本実施形態では、走行速度計測部としてエンコーダー３８を使用する例について説明するが、エンコーダー３８に代えてリニアスケール等を用いてもよい。

そして、本実施形態では、図２に示すように、基板１０上に塗布を行う本塗布領域αと、本塗布を行う前に塗布動作の条件出しを行う予備試験領域βとに移動可能になっている。なお、図２における２点鎖線は、塗布ユニット３０が本塗布領域αで本塗布を行っている状態を示している。この予備試験領域は、本塗布で形成される塗布膜の膜厚を均一にする塗布条件を設定するために、実際に塗布液を吐出して塗布動作を試験的に行う領域である。具体的には、図１、図２に示すように、ステージ２１のＸ方向端部には、予備試験トレイ２４が設けられており、この予備試験トレイ２４上で塗布ユニット３０による塗布動作が行われるようなっている。この予備試験トレイ２４は、凹形状のケース部材であり、底面には排出口が設けられいる。そして、塗布ユニット３０は、この予備試験トレイ２４の位置にスリットノズル３４ａ位置が一致した状態で停止できるように設定されており、塗布ユニット３０が停止した状態でスリットノズル３４ａから予備試験トレイ２４に向かって塗布液を吐出することにより予備試験が行われる。なお、予備試験トレイ２４に排出された塗布液は、予備試験トレイ２４の排出口を通じて、図示しない循環器を経て塗布液タンクＴに戻るようになっている。

また、塗布ユニット３０の脚部３１には、図３に示すように、塗布液を塗布する口金部３４が取り付けられている。具体的には、この脚部３１にはＺ軸方向に延びるレール３７と、このレール３７に沿ってスライドするスライダ３５が設けられており、これらのスライダ３５と口金部３４とが連結されている。そして、スライダ３５にはサーボモータ３６により駆動されるボールねじ機構が取り付けられており、このサーボモータ３６を駆動制御することにより、スライダ３５がＺ軸方向に移動するとともに、任意の位置で停止できるようになっている。すなわち、口金部３４が、ステージ２１に保持された基板１０に対して接離可能に支持されている。

口金部３４は、塗布液を吐出して基板１０上に塗布膜を形成するものである。この口金部３４は、一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３０の走行方向とほぼ直交するように設けられている。この口金部３４には、長手方向に延びるスリットノズル３４ａが形成されており、口金部３４に供給された塗布液がスリットノズル３４ａから長手方向に亘って一様に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３４ａから塗布液を吐出させた状態で塗布ユニット３０をＸ軸方向に走行させることにより、スリットノズル３４ａの長手方向に亘って基板１０上に一定厚さの塗布膜が形成されるようになっている。

この口金部３４の上流側には、塗布液を貯留する塗布液タンクＴと塗布液ポンプ８とが備えられており、これら塗布液タンクＴ、塗布液ポンプ８及び口金部３４は、それぞれ配管８７で連結されている。そして、塗布液ポンプ８が、塗布液タンクＴの塗布液を口金部３４に圧送するとともに、塗布液に所定の圧力を付加することにより、口金部３４内の塗布液がスリットを通じて吐出されるようになっている。

前記塗布液ポンプ８は、本実施形態ではシリンジポンプが用いられており、図４に示すように、シリンダ８１とプランジャ８２とポンプ駆動部８３とを有している。プランジャ８２は、シリンダ８１内に収容されるヘッド部８２ａと、ヘッド部８２ａと連結される軸部８２ｂとを有しており、ヘッド部８２ａに設けられた膜状のシール部材８２ｃが、その外周部分でシリンダ８１に固定されている。すなわち、シリンダ８１とシール部材８２ｃとによって塗布液を収容する液室が形成されている。そして、ポンプ駆動部８３によりプランジャ８２を軸方向に駆動させることにより、塗布液の吸入及び排出ができるようになっている。すなわち、ポンプ駆動部８３を駆動させてヘッド部８２ａを軸部８２ｂ側（図４において下側）に変位させると、液室が広がることにより、液室内に塗布液タンクＴの塗布液が吸入され、ヘッド部８２ａを軸部８２ｂの反対側（図４において上側）に変位させると、液室が狭められることにより、液室内の塗布液が口金部３４に移送される。そして、さらにヘッド部８２ａを軸部８２ｂの反対側（図４において上側）に変位させることにより、塗布液に所定の圧力が付加されて口金部３４のスリットノズル３４ａから塗布液が吐出される。

また、塗布液ポンプ８と口金部３４との間には、圧力計８５（本発明の圧力計測部）とフィルタ８６とが設けられている。フィルタ８６は塗布液に含まれる異物を除去するために設けられている。すなわち、長期に亘るメンテナンス不良、例えばシール部材８２ｃの劣化による異物が混入された場合には、フィルタ８６により有効に異物を除去することにより、口金部３４から吐出される塗布液内に異物が混入するのを防止するができる。

また、圧力計８５は、配管８７内の塗布液の圧力を計測するものであり、図４の例では、口金部３４付近に取付けられている。この圧力計８５の取付位置は、口金部３４の近くに取付けられているため、この圧力計８５の計測値は、口金部３４の圧力値と見なすことができる。すなわち、圧力計８５の取付位置が口金部３４付近であるため、圧力計８５の計測値は配管８７等の圧力損失に影響されることなく計測することができる。したがって、この圧力計８５により、口金部３４のスリットノズル３４ａから吐出される塗布液の吐出圧力を計測することができる。本実施形態では、圧力計８５と後述の制御装置９０とが接続されており、圧力計８５からの出力信号を受信した制御装置９０により、圧力計８５の計測値を吐出圧力として認識されるようになっている。

次に、上記塗布装置の制御系の構成について図５に示すブロック図を用いて説明する。

図５は、この実装装置に設けられた制御装置９０の制御系を示すブロック図である。図５に示すように、この塗布装置には、上述した各種ユニットの駆動を制御する制御装置９０が設けられている。この制御装置９０は、制御本体部９１、駆動制御部９２、走行速度検知部９３、吐出圧力制御部９４、圧力検知部９５、入出力装置制御部９６とを有している。そして、制御本体部９１は、主制御部９１ａ、波形取得演算部９１ｂ、Ｖｐ−Ｐｄ演算部９１ｃ、判定部９１ｄ、記憶部９１ｅとを有している。なお、本実施形態では、これらの構成が制御装置９０に統合されている例について説明するが、これらの構成がメインコントローラ、サブコントローラに適宜分かれて構成されているものであってもよい。

主制御部９１ａは、予め記憶されたプログラムに従って一連の塗布動作を実行すべく、駆動制御部９２を介して各ユニットのサーボモータ３６、リニアモータ３３等の駆動装置を駆動制御するとともに予備試験及び本塗布における塗布動作に必要な各種演算を行うものである。具体的には、塗布液ポンプ８を駆動制御するポンプ駆動指令の作成及び修正を行うことができる。

波形取得演算部９１ｂは、基板１０に対する塗布ユニット３０の相対的な走行速度データから走行速度波形を形成したり、口金部３４から吐出される塗布液の吐出圧力データから吐出圧力波形を形成し、また、これらの波形を変形させるのに必要な演算を行うものである。具体的には、エンコーダー３８により検出された塗布ユニット３０の走行速度データから走行速度波形を取得する。すなわち、記憶部９１ｅには、本塗布動作の際に塗布ユニット３０の走行を制御する走行駆動指令が記憶されており、この走行駆動指令を与えて塗布ユニット３０を走行させ、実際に走行する塗布ユニット３０の走行速度データをエンコーダー３８から取得する。そして、取得された走行速度データから図６（ａ）に示す走行速度波形を形成する。本実施形態では、このように取得された実際の塗布ユニット３０の走行速度波形を実走行速度波形Ｗ（ｔ）と称す。なお、図６（ａ）は、塗布ユニット３０の停止状態から定速走行に至るまでを表している。

また、同様にして、記憶部９１ｅには、口金部３４から吐出させる塗布液の吐出圧力を制御するポンプ駆動指令（仮のポンプ駆動指令）が記憶されており、このポンプ駆動指令を与えて口金部３４から塗布液を吐出させ、実際に吐出される塗布液の実吐出圧力を圧力計８５から取得する。そして、取得された実吐出圧力データから図６（ｂ）に示す吐出圧力波形を形成する。本実施形態では、このように取得された実際に吐出された塗布液の吐出圧力波形を実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）と称す。なお、図６（ｂ）は、塗布液ポンプ８の停止状態から定圧状態になるまでを示している。また、圧力計８５からの実吐出圧力データから吐出圧力波形を形成するだけでなく、後述のＶｐ−Ｐｄ演算部９１ｃから取得された吐出圧力データに基づいて、これを反映させた実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）を形成することができる。

Ｖｐ−Ｐｄ演算部９１ｃは、計測された実吐出圧力から、この塗布装置を構成する固有の系において、ポンプ駆動指令と実吐出圧力との対応関係を示す応答特性を取得するものである。そして、この応答特性からポンプ駆動指令に対する吐出圧力や、所定の吐出圧力を出力させるためのポンプ駆動指令を演算することができる。本実施形態では、ポンプ駆動指令と実吐出圧力の応答特性として、塗布液ポンプ８の吐出速度（プランジャ８２の駆動速度）と吐出圧力との関係を示す伝達関数が求められ、この伝達関数によりポンプ駆動指令と吐出圧力とが関連付けられるようになっている。具体的には、予備試験の塗布動作による実吐出圧力を取得すると、その実吐出圧力を取得した系における伝達関数を構成する応答特性パラメータが演算により求められる。したがって、Ｖｐ−Ｐｄ演算部９１ｃでは、この伝達関数により、実吐出圧力を取得した塗布装置を構成する固有の系において、所定のポンプ駆動指令が入力されたときの吐出圧力や、所定の吐出圧力が入力されたときに、その吐出圧力を出力させるためのポンプ駆動指令が演算により算出されるようになっている。

判定部９１ｄは、波形取得演算部９１ｂで求められた波形同士が一致しているか否かを判定するものである。具体的には、それぞれ正規化された実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）と実走行速度波形Ｗ（ｔ）とが一致しているか否かを判定する。すなわち、吐出流量波形と走行速度波形とが一致すれば、基板上の塗布膜の厚さは一定になることから、吐出流量波形と比例関係にある実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）と、実走行速度波形Ｗ（ｔ）とが一致すれば、基板上の塗布膜の厚さが一定になる。

本実施形態では、実走行速度波形Ｗ（ｔ）に実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）が一致しているか否かの判断は、それぞれの波形の傾きを比較することによって行われる。すなわち、実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の所定区間（所定の単位時間）における傾きが実走行速度波形Ｗ（ｔ）の同区間における傾きと比較した場合に、許容される誤差範囲内（許容範囲内）であるか否かによって判定する。許容範囲内である場合には、所定区間における実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）が実走行速度波形Ｗ（ｔ）に一致していると判定する。一方、許容範囲から外れる場合には、実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）が実走行速度波形Ｗ（ｔ）に一致していないと判定する。

ここで、所定区間内の実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の傾きが、同区間内の実走行速度波形Ｗ（ｔ）の傾きと一致していないと判定された場合、所定区間内の実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の傾きが、同区間内の実走行速度波形Ｗ（ｔ）の傾きに近似するように、ポンプ駆動指令が修正される。具体的には、所定区間内の実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の傾きが、実走行速度波形Ｗ（ｔ）よりも大きくなり、許容範囲から外れた場合、Ｖｐ−Ｐｄ演算部９１ｃにおいて、その所定区間内における口金部３４の吐出圧力が許容範囲内に入るように塗布液ポンプ８の吐出速度（プランジャ８２の駆動速度）を算出する。すなわち、所定区間内の塗布液ポンプ８の吐出速度を小さくして所定区間の口金部３４の吐出圧力を下げていき、算出された吐出圧力が許容範囲内に入るまで塗布液ポンプ８の吐出速度を変更して演算する。同様にして、所定区間内の実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の傾きが、実走行速度波形Ｗ（ｔ）よりも小さくなり、許容範囲から外れた場合、塗布液ポンプ８の吐出速度を大きくして所定区間の口金部３４の吐出圧力を上げていき、Ｖｐ−Ｐｄ演算部９１ｃによって算出された吐出圧力が許容範囲内に入るまで塗布液ポンプ８の吐出速度を変更して演算する。

このようにして、所定区間において、Ｖｐ−Ｐｄ演算部９１ｃにおいて塗布液ポンプ８の吐出速度が変更され、判定部９１ｄで吐出圧力が許容範囲内であることが判定されると、他の所定区間においても同様に処理される。このような処理が全区間（本塗布動作時間）に亘って繰り返されることにより、判定部９１ｄによって全区間における吐出圧力が許容範囲内であると判定される。そして、Ｖｐ−Ｐｄ演算部９１ｃによって算出された吐出速度に応じたポンプ駆動指令が主制御部９１ａによって作成され、作成されたポンプ駆動指令を本塗布を行うための本ポンプ駆動指令として記憶部９１ｅに記憶される。

記憶部９１ｅは、様々な各種データが格納されているとともに、演算結果等を一時的に格納するためのものである。具体的には、予備試験に口金部３４から塗布液を吐出させるポンプ駆動指令、本塗布を行うための本ポンプ駆動指令や塗布ユニット３０の走行駆動指令が記憶されており、また、実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）と実走行速度波形Ｗ（ｔ）との傾きの許容範囲を設定する閾値が各区間（時間）毎に記憶されている。また、予備試験により取得されるデータとして、塗布ユニット３０の実走行速度データ、実走行速度波形Ｗ（ｔ）、口金部３４における実吐出圧力データ、実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）、伝達関数等が一時的に記憶される。

駆動制御部９２は、制御本体部９１からの制御信号に基づいて、リニアモータ３３、サーボモータ３６等を駆動制御するものである。具体的には、リニアモータ３３及びサーボモータ３６を制御することにより、塗布ユニット３０の移動、口金部３４の昇降動作等が駆動制御されるようになっている。

走行速度検知部９３は、エンコーダー３８からの信号に基づいて塗布ユニット３０の走行速度を検知するものである。すなわち、エンコーダー３８によって塗布ユニット３０の走行速度が計測され、得られた走行速度データ（実走行速度データ）は、制御本体部９１に出力され記憶部９１ｅに記憶される。

吐出圧力制御部９４は、塗布液ポンプ８の吐出速度を制御するものである。具体的には、制御本体部９１からのポンプ駆動指令に基づいて、塗布液ポンプ８のプランジャ８２の駆動速度を制御する。これにより、口金部３４から吐出される塗布液の吐出圧力が制御される。

圧力検知部９５は、圧力計８５からの信号に基づいて口金部３４の吐出圧力を検知するものである。すなわち、圧力計８５によって口金部３４の吐出圧力が計測され、計測された吐出圧力データ（実吐出圧力データ）は、制御本体部９１に出力され記憶部９１ｅに記憶される。

入出力装置制御部９６は、キーボード９８、タッチパネル９９等の各入出力装置を制御するものである。具体的には、実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）や実走行速度波形Ｗ（ｔ）をタッチパネル上に表示したり、実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）と実走行速度波形Ｗ（ｔ）の傾きの許容範囲を設定する閾値等が、キーボード９８、タッチパネル９９から入出力装置制御部９６を通じて変更できるようになっている。

次に、この塗布装置における動作について、図８、図９、図１０に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、ステップＳ１において、予備試験が行われる。すなわち、基板１０上に均一の塗布膜を形成する本塗布を行う前に、塗布ユニット３０の走行速度や吐出圧力等の条件出しが行われる。まず、図９に示すフローチャートにしたがって、ステップＳ１１において、実走行速度波形取得工程が行われる。具体的には、塗布ユニット３０から実際には塗布液を吐出させることなく、仮想的に本塗布と同じ条件でリニアモータ３３を駆動させて塗布ユニット３０を走行させる。そして、エンコーダー３８からの位置情報に関する信号に基づいて実走行速度波形Ｗ（ｔ）を取得する。すなわち、図６（ａ）に示す実走行速度波形Ｗ（ｔ）が取得される。

次に、ステップＳ１２により、実吐出圧力波形取得工程が行われる。具体的には、塗布ユニット３０を予備試験トレイ２４に移動させ、予備試験トレイ２４位置と塗布ユニット３０のスリットノズル３４ａ位置とが一致した状態で停止させる。そして、仮のポンプ駆動指令を与えて塗布液ポンプを作動させることにより、スリットノズル３４ａから予備試験トレイ２４に向かって塗布液を吐出させ、このときの吐出圧力を圧力計８５により計測する。そして、圧力計８５からの圧力情報に関する信号に基づいて実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）を取得する。すなわち、図６（ｂ）に示す実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）が取得される。

次に、ステップＳ１３により、応答特性取得工程が行われる。具体的には、塗布液ポンプ８から口金部３４までの構成を１つの系とした伝達関数の応答特性パラメータが演算により算出される。これにより、実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）を取得した特定の系において、所定のポンプ駆動指令が入力されたときの吐出圧力や、所定の吐出圧力が入力されたときに、その吐出圧力を出力させるためのポンプ駆動指令を演算する伝達関数が取得される。

次に、ステップＳ１４により、ポンプ駆動指令調節工程が行われる。すなわち、基板１０上に均一厚さの塗布膜を形成させるために、実走行速度波形Ｗ（ｔ）の形状に、実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の形状が一致するようにポンプ駆動指令を調整する。具体的には、図１０のフローチャートにしたがって行われる。すなわち、本塗布に必要なトータル時間をｎ個の区間領域に分割し、その区間ｎにおける実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の傾きが、実走行速度波形Ｗ（ｔ）の傾きに比べて許容される誤差範囲内になるようにポンプ駆動指令を調節する。

まず、ステップＳ１４１により、正規化された実走行速度波形Ｗ（ｔ）と実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）とを重ね合わせ、時間軸に沿ってｎ個の区間（時間）に分割される。すなわち、記憶部９１ｅにおいて予め設定された区間数（ｎ＝Ｎ個）に分割される。

次に、ステップＳ１４２により、区間をカウントするカウンターｎに１が代入された後、ステップＳ１４３により、第１番目の区間（ｎ＝１）から順にその区間（ｎ）における実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の傾きと、同区間における実走行速度波形Ｗ（ｔ）の傾きとを算出し比較する。例えば、図７に示すように、区間ｎを形成する時間ｔ＝ｔ１及びｔ２における傾きを算出する。すなわち、区間ｎにおける実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の傾きＱｎは、Ｑｎ＝（Ｐｄ（ｔ２）−Ｐｄ（ｔ１））／（ｔ２−ｔ１）により求められ、区間ｎにおける実走行速度波形Ｗ（ｔ）の傾きＶｎ＝（Ｗ（ｔ２）−Ｗ（ｔ１））／（ｔ２−ｔ１）により求められる。

次に、ステップＳ１４４により、求められた傾きが設定された許容範囲内か否かが判断される。具体的には、実走行速度波形Ｗ（ｔ）の傾きＶｎに対する実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の傾きＱｎが設定された誤差範囲にあるか否かが判断される。すなわち、誤差δ（Ｖｎ−Ｑｎ）／Ｖｎを演算し、この誤差δが記憶部９１ｅに記憶された区間ｎにおける誤差範囲内か否かによって判断される。

ここで、演算された誤差δが許容範囲から外れると判断される場合には、ステップＳ１４４においてＮＯの方向に進み、ステップＳ１４５において、区間ｎにおける実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の傾きＱｎを同区間内の実走行速度波形Ｗ（ｔ）の傾きＶｎに近似させる。具体的には、ステップＳ１３で求めた応答特性（伝達関数）を用いて、区間ｎにおける実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の傾きＱｎが区間ｎにおける誤差範囲内に入るようにポンプ駆動指令を修正する。すなわち、仮に実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の傾きＱｎが、実走行速度波形Ｗ（ｔ）の傾きＶｎよりも大きい場合、塗布液ポンプ８の吐出速度を小さくするようにポンプ駆動指令を修正する。逆に、実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の傾きＱｎが、実走行速度波形Ｗ（ｔ）の傾きＶｎよりも小さい場合、塗布液ポンプ８の吐出速度を大きくするようにポンプ駆動指令を修正する。このように伝達関数によりポンプ駆動指令を修正すると、実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の区間ｎ以外の部分も影響を受け、僅かに変形する虞がある。したがって、ステップＳ１４５によりポンプ駆動指令を修正した後、カウンターｎに強制的に１を代入して（ステップＳ１４２）、再度１番目の区間（ｎ＝１）からステップＳ１４３からステップＳ１４５の処理を繰り返し、ポンプ駆動指令を修正したことにより、他の区間においても実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の傾きが許容範囲内であるかを確認する。

また、演算された誤差δが許容範囲内であった場合には、ステップＳ１４４においてＹＥＳの方向に進み、カウンターｎに＋１を加算し（ステップＳ１４６）、全区間に亘って処理されたか否かが判断される（ステップＳ１４７）。すなわち、カウンターｎ＝Ｎでない場合には、未処理区間において上述のステップＳ１４３からの処理が行われ、カウンターｎ＝Ｎである場合には、全区間に亘って処理が終了したと判断され、ポンプ駆動指令調節工程（ステップＳ１４）が終了する。

次にステップＳ１５において、本ポンプ駆動指令設定工程が行われる。具体的には、ポンプ駆動指令調節工程で修正されたポンプ駆動指令を本塗布時に用いられる本ポンプ駆動指令に設定する。

このようにして、一度、実際に塗布液を吐出させる塗布動作を行うことにより、本塗布時に塗布液ポンプ８を駆動制御する本ポンプ駆動指令が自動的に求められる。ただし、この本ポンプ駆動指令は、あくまで計算で求められたものであり、実際には様々な外乱要素が存在する。したがって、本実施形態では、本ポンプ駆動指令設定工程の後、本ポンプ駆動指令に基づく実際の吐出波形が、実走行速度波形Ｗ（ｔ）と一致しているか否かを確認する処理が行われる。

すなわち、ステップＳ１６における実吐出圧力計測確認工程が行われる。具体的には、ステップＳ１２と同様にして、塗布ユニット３０を予備試験トレイ２４に移動させ、予備試験トレイ２４位置と塗布ユニット３０のスリットノズル３４ａ位置とが一致した状態で停止させる。そして、本ポンプ駆動指令を与えて塗布液ポンプを作動させて塗布液を吐出させ、このときの吐出圧力を圧力計８５により計測する。これにより、本ポンプ駆動指令に基づく実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）が取得される。

次に、ステップＳ１７において、上述と同様のポンプ駆動指令調節工程が行われることにより、実走行速度波形Ｗ（ｔ）の形状に、本ポンプ駆動指令に基づく実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の形状が一致するようにポンプ駆動指令を調整する。すなわち、ステップＳ１４と同様にして、図１０に示すフローチャートに基づいて、本塗布に必要なトータル時間をｎ個の区間領域に分割し、その区間ｎにおける実吐出圧力波形Ｐｄ（ｔ）の傾きが、実走行速度波形Ｗ（ｔ）の傾きに比べて許容される誤差範囲内になるようにポンプ駆動指令を調節する。このとき、応答特性は、ステップＳ１３で求められた応答特性（伝達関数）が使用される。すなわち、塗布液ポンプ８から口金部３４に至る系（応答特性を算出した系）に変更がないため、ステップＳ１３で求められた応答特性がそのまま適用される。したがって、このステップＳ１７のポンプ駆動指令調節工程においては、新たに応答特性を算出することはない。

次に、ステップＳ１８において、本ポンプ駆動指令設定工程が行われる。具体的には、ステップＳ１７におけるポンプ駆動指令調節工程で修正されたポンプ駆動指令を本ポンプ駆動指令に設定する。これにより、基板１０上に塗布するときの塗布液ポンプ８に与える本ポンプ駆動指令が決定される。これにより、ステップＳ１による予備試験が終了し、本塗布を行うための条件出しが完了する。

次に、ステップＳ２において、基板１０の搬入が行われる。具体的には、ステージ２１の表面から複数のリフトピンが突出した状態で待機されており、これらのリフトピンの先端部分に搬送された基板１０が載置される。そして、リフトピンを下降させて基板１０をステージ２１の表面に載置し、図示しない位置決め装置により、基板１０が所定の位置に位置決めされる。そして、この状態で真空ポンプを作動させて吸引孔に吸引力を発生させることにより、基板１０が精度よく位置決めされた状態でステージ２１の表面上に吸着されて保持される。

次に、ステップＳ３において、塗布工程が開始される。すなわち、塗布ユニット３０の口金部３４から塗布液を吐出させた状態で塗布ユニット３０を走行させる。具体的には、塗布ユニット３０のスリットノズル３４ａが塗布を開始する位置に位置する状態で、予備試験により修正された本ポンプ駆動指令により塗布液ポンプ８を駆動させ塗布液を吐出させる。そして、リニアモータ３３を駆動させて塗布ユニット３０を所定の速度まで加速させる。そして、塗布終了位置まで本ポンプ駆動指令により塗布液ポンプ８を駆動制御しつつ、塗布ユニット３０を走行させる。これにより、基板１０上に均一厚さの塗布膜が形成される。

塗布工程が終了すると、ステージ２１上の基板１０が排出され（ステップＳ４）、均一厚さに形成された塗布膜を有する基板１０が次工程に搬送される。

以上、本実施形態における塗布装置及び塗布方法によれば、塗布液ポンプにポンプ駆動指令を与えて塗布ユニットから実際に吐出される塗布液の実吐出圧力を計測し、計測した実吐出圧力と与えたポンプ駆動指令との対応関係を示す応答特性を取得することにより、ポンプ駆動指令に対する実吐出圧力を計算により求めることができる。そのため、実際に塗布液を吐出することなく実吐出圧力が所望の圧力波形になるようにポンプ駆動指令を計算結果から設定することができる。すなわち、ポンプ駆動指令を調節してシミュレーションを行うことにより、実際に塗布液を吐出することなく、実吐出圧力波形が実走行速度波形の形状に一致させることができる。したがって、実吐出圧力波形が実走行速度波形の形状に一致させるために、その都度、実際に塗布液を吐出させていた従来の予備試験に比べて、予備試験において必要以上に塗布液が消費されるのを抑えることができる。

上記実施形態では、１度目の本ポンプ駆動指令設定工程（ステップＳ１５）後、再度ポンプ駆動指令調節工程（ステップＳ１７）を経て２度目の本ポンプ駆動指令設定工程（ステップＳ１８）を行っているが、１度目の本ポンプ駆動指令設定工程前のポンプ駆動指令調節工程で調節されたポンプ駆動指令の精度が高い場合には、１度目の本ポンプ駆動指令設定工程で予備試験を完了させてもよい。これにより、１度目の本ポンプ駆動指令設定工程後に本ポンプ駆動指令に基づいて実際に塗布動作を行う実吐出圧力計測確認工程（ステップＳ１６）以降の処理を省くことができるため、予備試験に必要な塗布液の消費を抑えることができるとともに、処理に必要な時間を省くことができる。

また、上記実施形態では、１度目の本ポンプ駆動指令設定工程（ステップＳ１５）後、実吐出圧力計測確認工程（ステップＳ１６）、ポンプ駆動指令調節工程（ステップＳ１７）を行って、２度目の本ポンプ駆動指令設定工程（ステップＳ１８）により本ポンプ駆動指令を決定しているが、その後さらに実吐出圧力計測確認工程、ポンプ駆動指令調節工程、本ポンプ駆動指令設定工程を複数回繰り返し、本ポンプ駆動指令による吐出精度を高めるようにしてもよい。この場合であっても、実吐出圧力波形が実走行速度波形の形状に一致させる際、応答特性（伝達関数）を用いて実際に塗布液を吐出することなくポンプ駆動指令を調節することができるため、実吐出圧力波形が実走行速度波形の形状に一致させる際に実際に塗布液を吐出する従来に比べて塗布液の消費を抑えることができる。

また、上記実施形態では、予備試験を行うための予備試験トレイ２４を別途設ける例について説明したが、塗布装置に設けられた既存のトレイを使用するものであってもよい。すなわち、口金部３４のメンテナンス作業やエア抜き動作時に使用するトレイを本実施形態の予備試験トレイ２４として、共用できる構成であってもよい。

１ 塗布装置本体
８ 塗布液ポンプ
１０ 基板
２１ ステージ
３０ 塗布ユニット
３４ 口金部
８５ 圧力計
９０ 制御装置

Claims (4)

1. 基板を載置するステージと、
   前記ステージに載置された基板に対し相対的に移動しつつ塗布液を吐出することにより前記基板上に塗布膜を形成する塗布ユニットと、
   前記塗布ユニットに塗布液を供給し、塗布ユニットから塗布液を吐出させる塗布液ポンプと、
   前記ステージに対する塗布ユニットの相対速度を計測する走行速度計測部と、
   前記塗布ユニットから吐出される塗布液の圧力を計測する圧力計測部と、
   これらを統括的に制御する制御装置と、
   を備えており、
   前記制御装置は、ステージに対して塗布ユニットを相対的に移動させることにより、前記走行速度計測部により計測された走行速度から実走行速度波形を形成し、
   前記塗布液ポンプに予め設定されたポンプ駆動指令を与えて塗布ユニットから塗布液を吐出させることにより、前記圧力計測部により計測された吐出圧力から実吐出圧力波形を形成し、
   前記実吐出圧力波形からポンプ駆動指令と実吐出圧力との対応関係を示す応答特性を取得し、
   前記応答特性を用いて、前記実吐出圧力波形が前記実走行速度波形の形状に近似するように前記ポンプ駆動指令を調節し、
   近似後の前記実吐出圧力波形が所定の許容範囲内である場合には、その近似後の実吐出圧力波形に基づくポンプ駆動指令を本ポンプ駆動指令に設定することを特徴とする塗布装置。
2. 前記制御装置は、前記応答特性を用いて調節された前記本ポンプ駆動指令を塗布液ポンプに与えて塗布ユニットから塗布液を吐出させることにより、前記圧力計測部により計測された吐出圧力から実吐出圧力波形を形成し、
   前記応答特性を用いて、前記実吐出圧力波形が前記実走行速度波形の形状に近似するように前記本ポンプ駆動指令を調節し、
   近似後の前記実吐出圧力波形が所定の許容範囲内である場合には、その近似後の実吐出圧力波形に基づく本ポンプ駆動指令を新たな本ポンプ駆動指令に設定することを特徴とする塗布装置。
3. 塗布液を供給する塗布液ポンプに連結された塗布ユニットをステージ上に載置された基板に対して相対的に移動させつつ、前記塗布液ポンプを駆動させて塗布ユニットから塗布液を吐出させることにより、基板上に塗布膜を形成する塗布方法であって、
   ステージに対して塗布ユニットを相対的に移動させつつ、前記塗布ユニットの走行速度を計測してこの塗布ユニットの実走行速度波形を形成する実走行速度波形取得工程と、
   前記塗布液ポンプに予め設定されたポンプ駆動指令を与えて塗布ユニットから塗布液を吐出させることにより、塗布ユニットから吐出される塗布液の吐出圧力を計測して実吐出圧力波形を形成する実吐出圧力波形取得工程と、
   前記実吐出圧力波形からポンプ駆動指令と実吐出圧力との対応関係を示す応答特性を取得する応答特性取得工程と、
   前記応答特性を用いて、前記実吐出圧力波形が前記実走行速度波形の形状に近似するように前記ポンプ駆動指令を調節するポンプ駆動指令調節工程と、
   近似後の前記実吐出圧力波形が所定の許容範囲内であるか否かを判断し、許容範囲内である場合に、その近似後の実吐出圧力波形に基づくポンプ駆動指令を本ポンプ駆動指令に設定する本ポンプ駆動指令設定工程と、
   を有することを特徴とする塗布方法。
4. 前記本ポンプ駆動指令設定工程後、
   設定された本ポンプ駆動指令を与えて塗布ユニットから塗布液を吐出させることにより、塗布ユニットから吐出される塗布液の吐出圧力を計測して実吐出圧力波形を形成する実吐出圧力計測確認工程と、
   前記応答特性を用いて、前記実吐出圧力波形が前記実走行速度波形の形状に近似するように前記本ポンプ駆動指令を調節するポンプ駆動指令調節工程と、
   近似後の前記実吐出圧力波形が所定の許容範囲内であるか否かを判断し、許容範囲内である場合に、その近似後の実吐出圧力波形に基づく本ポンプ駆動指令を新たな本ポンプ駆動指令に設定する本ポンプ駆動指令補正工程と、
   をさらに有することを特徴とする塗布方法。

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