JP2005103453A - 溶液の塗布装置及び塗布装置の脱気方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明は、ノズルを有するヘッド内の脱気を確実かつ能率よく行うことができるようにした塗布装置を提供することにある。
【解決手段】溶液をインクジェット方式によって噴射するノズル１４を有するヘッド７と、貯蔵タンク３２とヘッド７とを接続した供給管２１と、供給管に設けられ溶液の液面の高さを設定する供給タンク３１と、ヘッドの脱気を行なう際に貯蔵タンクの溶液を加圧して供給タンクを通じてヘッドに供給するガス供給管４６と、供給管の貯蔵タンクと供給タンクとの間の部分に設けられたアスピレータ３３と、ヘッドとアスピレータの吸引口とを接続しヘッドに供給されてそのノズルから噴射せずにヘッド内を流れた溶液がアスピレータの吸引作用によって流れる回収管２３とを具備する。
【選択図】 図１

Description

この発明は基板に溶液をインクジェット方式で噴射して塗布する塗布装置及その塗布装置の脱気方法に関する。

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。

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噴射して基板の板面に塗付す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。

この塗付装置は、基板を搬送する搬送テーブルを有しており、この搬送テーブルの上方には、上記ノズルが穿設された複数の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たとえば千鳥状に並設されている。それによって、搬送される基板の上面には複数のノズルから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ようになっている。

インクジェット方式の塗布装置を用いて基板に溶液を塗付する場合、ヘッド内や溶液を供給する配管内などに気泡が残留していると、ノズルから噴射される液滴に気泡が含まれる。それによって、吐出不良となる可能性があるため、基板に溶液を均一に塗布することができないということがある。

そこで、上記塗布装置を使用する前に、上記ヘッドに溶液を加圧して供給し、上記ヘッド内に残留する気泡を、溶液とともに排出することで、ヘッド内の脱気を行なうようにしている。

上記塗布装置は、清浄な溶液が貯えられた貯蔵タンクを有する。この貯蔵タンクには供給タンクが配管接続されている。インクジェット方式によってノズルから溶液を噴射させる場合、ノズルに対向して設けられた圧電素子の伸縮によって一定量の溶液を基板に噴射させるため、上記ノズルの先端面と、供給タンクに収容された溶液の液面とをほぼ同等若しくはノズルの先端面よりも溶液の液面がわずかに低くなるようにしている。

上記供給タンクは溶液の液面の高さを設定するために設けられている。溶液の液面を所定の高さに設定することで、ノズルの先端面と、供給タンクに収容された溶液の液面との水頭差によってノズルから噴射される溶液量が変動するのを防止するようにしている。

従来、上記ヘッド内の脱気を行なう場合、貯蔵タンクに貯えられた清浄な溶液を第１の加圧手段によって供給タンクに供給する。供給タンクに所定量の溶液が貯えられたならば、第１の加圧手段による貯蔵タンクの加圧を停止し、第２の加圧手段によって供給タンクに貯えられた溶液を加圧してヘッドに供給する。

ヘッドに供給された溶液の大半、つまりノズルから流出する溶液以外はヘッド内を流れ、このヘッド内の気泡とともに回収管に流出し、この回収管を通って上記貯蔵タンクに回収されるようになっている。つまり、ヘッドの脱気を行なっているときには供給タンク内が加圧されているから、ヘッド内を流れた溶液は供給タンクに戻すことができず、貯蔵タンクに戻すようにしている。

上述したようにヘッドの脱気を行なうためには、貯蔵タンクに貯えられた溶液を供給タンクに貯めなければならない。そのため、供給タンクに溶液を貯めるのに時間が掛かり、脱気を能率よく行なうことができないということがあった。

しかも、脱気を行なうためには、供給タンク内の溶液を加圧する加圧手段が脱気専用に必要となるから、供給タンクに脱気手段を設けなければならないことで、構成の複雑化やコストの上昇を招くということがある。さらに、ヘッドの数が多い場合、全てのヘッドを同時に脱気できるだけの量の溶液が必要となるから、供給タンクをそれだけの量を貯えることができる大きさにしなければならず、そのことによっても装置の大型化を招くことになる。

一方、ヘッドに溶液を供給する配管は屈曲しているから、この配管を流れる溶液は屈曲箇所で圧力変動することが避けられない。溶液が圧力変動すると、それによって気泡が発生するから、ヘッドに供給される溶液に気泡が含まれることになる。

そこで、ヘッドの上流側に溶液に含まれる気体を分離除去する脱気手段を設け、気泡が含まれていない溶液をヘッドに供給するようにしている。ヘッドの上流側に脱気手段を設けた場合、この脱気手段に排気管を接続し、脱気手段で分離された気体を排気管を通じて排出させるようにしている。

しかしながら、脱気手段に排気管が接続されていると、ヘッドの脱気時にこのヘッドに溶液が加圧されて供給されると、その溶液はヘッドに比べて流路抵抗の小さい上記排気管に流れ、ヘッド側には流れ難くなるので、ヘッドの脱気を確実に行うことができなくなるということがある。

この発明は、溶液を貯蔵タンクから供給タンクを経てヘッドに連続的に流してヘッドの脱気を行なうことができるようにすることで、ヘッド内の脱気を行なうのに要する時間を短縮できるようにした塗布装置及び脱気方法を提供することにある。

この発明は、ヘッドの上流側に、ヘッドに供給される溶液に含まれる気泡を除去する脱気手段が設けられている場合であっても、ヘッドの脱気時に供給タンクから供給された溶液をヘッドに確実に流すことができるようにした塗布装置及び塗布方法を提供することにある。

この発明は、基板に溶液を噴射塗布する溶液の塗布装置において、
上記溶液をインクジェット方式によって噴射するノズルを有するヘッドと、
上記溶液を貯蔵した貯蔵タンクと、
この貯蔵タンクと上記ヘッドとを接続した供給管と、
この供給管の中途部に設けられ上記基板に溶液を噴射塗布する際に上記溶液の液面の高さを設定する供給タンクと、
上記ヘッドの脱気を行なう際に上記貯蔵タンクに貯蔵された溶液を加圧してその溶液を上記供給タンクを通じて上記ヘッドに供給する加圧手段と、
流入口、流出口及び吸引口を有し、上記供給管の上記貯蔵タンクと上記供給タンクとの間の部分に流入口と流出口を介して設けられたアスピレータと、
上記ヘッドと上記アスピレータの吸引口とを接続し上記ヘッドに供給されてそのノズルから噴射せずに上記ヘッド内を流れた溶液が上記アスピレータの吸引作用によって流れる回収管と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布装置にある。

上記供給タンク内には、上記アスピレータを通って上記供給タンクに流れる溶液に含まれる気泡を分離する気泡分離手段が設けられていることが」好ましい。

この発明は、基板に塗布される溶液をインクジェット方式によって噴射するノズルを有するヘッドの脱気を、貯蔵タンクに貯蔵された溶液を加圧し、この溶液を上記基板に溶液を噴射塗布する際に溶液の液面の高さを設定する供給タンクを通じて上記ヘッドに流して行なう脱気方法において、
上記貯蔵タンクに貯蔵された溶液を加圧し上記供給タンクを通じて上記ヘッドに供給する工程と、
上記溶液を上記ヘッド内を流すことで、このヘッド内の気泡を溶液とともに流出させる工程と、
上記ヘッドから流出した気泡を含む溶液を、上記ヘッドに加圧供給される溶液の流れによって吸引して上記供給タンクに戻す工程と
を具備したことを特徴とする塗布装置の脱気方法にある。

この発明は、基板に溶液を噴射塗布する溶液の塗布装置において、
上記溶液をインクジェット方式によって噴射するノズルを有するヘッドと、
上記溶液を貯蔵した貯蔵タンクと、
この貯蔵タンクと上記ヘッドとを接続した供給管と、
この供給管の中途部に設けられ上記基板に溶液を噴射塗布する際に上記溶液の液面の高さを設定する供給タンクと、
上記ヘッドの脱気を行なう際に上記貯蔵タンクに貯蔵された溶液を加圧してその溶液を上記供給タンクを通じて上記ヘッドに供給する加圧手段と、
上記供給タンクと上記ヘッドの間に設けられこの供給タンクからヘッドに流れる溶液に含まれる気泡を除去する脱気手段と、
上記加圧手段によって加圧されて上記脱気手段から上記ヘッド内を流れこのヘッド内を脱気した溶液が流出する回収管と、
上記脱気手段と上記回収管とを接続し上記脱気手段で脱気された気泡を上記回収管へ排出するとともに、上記加圧手段で加圧された溶液を上記脱気手段を通じて上記ヘッドに流しこのヘッド内の脱気を行なうときに、その溶液の一部だけが上記回収管へ流れ残りの大半の溶液が上記ヘッドに流れるよう内径寸法が設定された排気管と
を具備したことを特徴とする溶液の塗布装置にある。

この発明は、基板に塗布される溶液をインクジェット方式によって噴射するノズルを有するヘッドの脱気を行なう脱気方法において、
加圧された溶液を脱気手段で脱気して上記ヘッドに供給する工程と、
上記ヘッドに供給された溶液をこのヘッド内を流して回収管に流出させることで上記ヘッド内を脱気する工程と、
上記脱気手段で脱気された気体を排気管によって上記回収管へ流す工程と、
上記脱気手段に加圧されて供給された溶液の一部だけを上記排気管に流し、残りの大半の溶液を上記脱気手段を通して上記ヘッドに流す工程と
を具備したことを特徴とする塗布装置の脱気方法にある。

この発明によれば、貯蔵タンクに貯蔵された溶液を加圧して供給タンクを通してヘッドに供給し、このヘッドから供給タンクに戻すことができるから、ヘッドの脱気を行なう際に、貯蔵タンクの溶液を供給タンクに移し変えずに行なえる。

この発明によれば、加圧された溶液を脱気手段を通してヘッドに供給してこのヘッドの脱気を行なう際、上記脱気手段に接続された気泡を排出する排気管に溶液が流れるのが制限され、上記ヘッドに溶液を流すことができるから、このヘッドの脱気を確実に行うことができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の一実施の形態を説明する。

図１と図２に示すこの発明の溶液の塗布装置はベース１を有する。ベース１の上面には所定間隔で離間した一対のレール２がベース１の長手方向に沿って敷設されている。上記レール２にはテーブル３が走行可能に設けられ、図示しない駆動源によって走行駆動されるようになっている。テーブル３の上面には多数の支持ピン４が設けられ、これら支持ピン４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が供給支持される。

上記テーブル３とともに駆動される基板Ｗの上方には、上記基板Ｗにたとえばポリイミド膜などの機能性薄膜を形成するための溶液をインクジェット方式で噴射塗布する滴下部としての複数のヘッド、この実施の形態では３つのヘッド７が基板Ｗの走行方向と交差する方向に沿って一列に配設されている。

上記ヘッド７は図３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との間に液室１２が形成されている。

上記ヘッド本体８の長手方向一端部には上記液室１２に連通する供液孔１３が形成されている。この供液孔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液体としての溶液が供給される。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。

図４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のノズル１４が千鳥状に穿設されている。上記可撓板９の上面には、図３に示すように上記各ノズル１４にそれぞれ対向して複数の圧電素子１５が設けられている。

各圧電素子１５には上記ヘッド本体８内に設けられた駆動部１６によって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から溶液が基板Ｗの上面に噴射塗付される。

図３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、上記ヘッド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。

図１と図３に示すように、各ヘッド７の給液孔１３には溶液の供給管２１から分岐された供給分岐管２２が接続され、回収孔１７には回収管２３から分岐された回収分岐管２４が接続されている。上記供給分岐管２２には供給開閉弁２５と後述する構成の脱気装置７１とが順次設けられ、回収分岐管２４には回収開閉弁２６が設けられている。上記供給管２１と回収管２３との先端は連通弁２７を介して接続されている。さらに、回収管２３には回収分岐管２４よりも基端側の部分に主回収弁２８が設けられている。

上記供給管２１の基端は上記溶液Ｌが収容された貯液装置としての後述する構成の供給タンク３１の底部に接続されている。この供給タンク３１の上部には、中途部にアスピレータ３３が設けられた供給分岐管３４の一端が接続されている。この供給分岐管３４の他端は上記供給タンク３１に供給する溶液Ｌを貯蔵した貯蔵タンク３２に接続されている。

上記供給タンク３１の上部には大気開放管３５が接続されている。この大気開放管３５には第１の開閉制御弁３６が設けられている。第１の開閉制御弁３６が開放されれば、上記供給タンク３１内が大気に連通する。なお、大気開放管３５は、この大気開放管３５から後述するように大気に放散される気体に含まれる気化溶媒を処理するための図示しない処理装置を介して大気に連通する。したがって、大気開放管３５を流れる気体は抵抗を受けることになる。

上記アスピレータ３３は流入口３３ａ，流出口３３ｂ及び吸引口３３ｃを有し、上記流入口３３ａと流出口３３ｂを上記供給分岐管３４に接続して設けられている。上記吸引口３３ｃには上記回収管２３の基端が接続されている。上記供給分岐管３４に溶液が流れてアスピレータ３３の上記流入口３３ａを通って流出口３３ｂから流出すると、上記吸引口３３ｃが負圧になる。その負圧力で、吸引口３３ｃに接続された回収管２３に溶液が流れるようになっている。

上記貯蔵タンク３２の上部には、上記供給タンク３１と同様、第２の開閉制御弁４３を有する大気開放管４４が接続されている。さらに、第３の開閉制御弁４５を有するガス供給管４６が接続されている。このガス供給管４６にはフィルタ４７及び第４の開閉制御弁４８が順次接続されている。第４の開閉制御弁４８には流量絞り弁４９が並列に設けられている。

なお、上記供給開閉弁２５、回収開閉弁２６、主回収弁２８、第１乃至第４の開閉制御弁３６，４３，４５，４８は図示しない制御装置によって開閉が制御されるようになっている。さらに、供給タンク３１内の溶液Ｌの液面はレベルセンサ５０によって検出される。溶液Ｌの液面が所定以下になったことがレベルセンサ５０によって検出されると、その検出に基いて貯蔵タンク３２から溶液Ｌが補給される。つまり、貯蔵タンク３２内の溶液Ｌが第３の開閉制御弁４５を通じて供給される不活性ガスによって加圧されることで、上記溶液Ｌが上記供給タンク３１に補給される。

図２に示すように、上記テーブル３の一端面には側面形状がＬ字状の取付け部材５１が垂直な一辺を上記テーブル３の端面に固定して設けられている。この取付け部材５１の水平な他辺には上下シリンダ５２が軸線を垂直にして設けられている。

上記上下シリンダ５２のロッドには弾性部材５３を介して載置板５４が取付けられている。この載置板５４の上面には各ヘッド７に対応する長さのブレード状のゴムなどの弾性材からなる３つのワイピング部材５８設けられている。

上記載置板５４は回収槽６１の内底部に設けられている。この回収槽６１の一側にはガイド板６２が設けられ、このガイド板６２にはガイド部材６３が設けられている。このガイド部材６３は上記テーブル３の端面に上下方向に沿って設けられたガイドレール６４にガイドされて上下動可能となっている。

それによって、上記上下シリンダ５２が駆動されれば、上記載置板５４が駆動されるとともに、ガイド板６２がガイドレール６４に沿って上下動するから、載置板５４が前後左右方向に振れるのが規制されて上下動する。

上記回収槽６１には図１に示す回収タンク６５が接続されている。この回収タンク６５は、上記ヘッド７やノズル１４の気泡抜きを行なう際、ノズル１４から回収槽６１に噴射される溶液を回収する。

基板Ｗに溶液Ｌを塗布する際、ワイピング部材５８をヘッド７のノズル１４が開口したノズル面に接触する高さに設定しておけば、基板Ｗがヘッド７の下方を往復動する際にノズル面に付着残留する溶液Ｌを拭き取ることができる。

上記脱気装置７１は上記供給管２１から分岐された、上記供給分岐管２２の、上記供給開閉弁２５とヘッド本体８との間の部分（この部分を介装部分とする）に介装されている。すなわち、この脱気装置７１は図５に示すように円筒状の容器７２を有する。この容器７２の周壁の上部には供給部としての第１の接続部７１ａが形成されている。この第１の接続部７１ａには、上記供給分岐管２２の上記介装部分の上流部２２ａが接続される。それによって、容器７２内には上記供給タンク３１からの溶液Ｌが供給される。

上記容器７２の底部には上記供給分岐管２２の介装部分の下流部２２ｂが接続される、流出部としての第２の接続部７１ｂが形成されている。それによって、容器７２内に供給された溶液Ｌは底部から上記ヘッド本体８の給液孔１３に供給される。

上記容器７２の内底部には気体分離部材７３が設けられている。この気体分離部材７３は、気泡が付着し易い材料、すなわち溶液Ｌとの接触角が１０°より大きい材料、たとえば溶液がポリイミドの場合は、フッ素系やナイロン系などの合成樹脂によって網目状に形成されている。それによって、上記容器７２内に供給された溶液Ｌが気液分離部材７３の網目を通って底部に接続された供給分岐管２２の介装部分の下流部２２ｂからヘッド本体８へ流出するとき、溶液に含まれた気泡が上記気液分離部材７３に付着して容器７２内に残留する。

気液分離部材７３に付着残留した小さな気泡ｂは寄り集まって大きな気泡Ｂに成長し、浮力が増大すると容器７２内を浮上する。容器７２の上部にはこの発明の排気部となる排気管７４の一端が接続される、排気部としての第３の接続部７１ｃが形成されている。この排気管７４の他端は上記回収管２３に回収分岐管２４を介して接続されている。それによって、容器７２内を浮上した気泡Ｂは上記排気管７４から回収管２３を通って貯蔵タンク３２に流入し、この貯蔵タンク３２に接続された大気開放管４４から大気中に放散される。

上記容器７２の直径をＤ、容器７２内へ供給される溶液Ｌの流量をＱ、容器７２内を浮上する気泡の直径をａ、溶液Ｌの粘度をζ、気泡密度をρ_１ 、溶液密度をρ_２ 、重力加速度をｇとすると、
Ｄ＞［（４Ｑ／π）×｛６πａζ／（４πａ^３ ρ_１ ｇ／３）
−（４πａ^３ ρ_２ ｇ／３）｝］^１／２ …（１）式
の関係を満足するよう、Ｄを設定することで、容器７２内で成長した気泡Ｂを、容器７２に流入する溶液Ｌの速度に抗して浮上させることができる。

なお、容器７２は気泡が付着し難い材料、すなわち、溶液Ｌとの接触角が１０°より小さい材料、たとえば溶液Ｌがポリイミドの場合はガラスなどによって形成されるが、それ以外にステンレスなどの金属やセラミックなど、比較的気泡が付着し難い材料で形成してもよい。上記気体分離部材７４は全体を合成樹脂によって網目状に形成されているが、ステンレスなどの金属製のメッシュに合成樹脂をコーティングして形成してもよく、要は少なくとも表面を気泡が付着し易い合成樹脂によって形成すればよい。

貯蔵タンク３２内の溶液Ｌが第３の開閉制御弁４５を通じて供給される不活性ガスによって加圧されると、上記溶液Ｌが上記供給タンク３１に補給される。供給タンク３１への溶液の供給を継続し、この供給タンク３１内の圧力が上昇すると、溶液は供給タンク３１から流出し、上記脱気装置７１の容器７２内へ上記供給分岐管２２の上流部２２ａを通って流入する。

上記容器７２には、ヘッド７の給液孔１３に連通する供給分岐管２２の下流部２２ｂと、溶液から除去した気泡が流出する気泡Ｂが流出する排気管とが接続されている。そのため、上記上流部２２ａから容器７２内に流入した溶液は下流部２２ｂと通ってヘッド７へ流れず、排気管７４に流れる虞がある。

そこで、上記排気管７４に流れる溶液の抵抗を、この排気管７４の内径寸法を上記下流部２２ｂの内径寸法よりも小さくしてこの下流部２２ｂよりも十分に大きくすることで、上流部２２ａから容器７２内に流入した溶液のほとんどが上記下流部２２ｂに流れるよう、設定されている。すなわち、上記排気管７４は、流量配分の条件式である、
Σｈ＝ΣｋＱ^２＝０ …（２）式
を満たす配管形状に設定されている。

たとえば、排気管７４の圧力損失をｈ、内径をＤとすると、マニングの公式より、
ｈ＝ｋＱ^２ …（３）式
ただし、ｋはｋ＝１０．２０ｎ^２Ｌ／Ｄ^１６／３であり、Ｌは排気管７４の長さ、Ｑが流量、ｎは粗度係数で、排気管７４が塩化ビニル、ガラス或いは鉛であれば、０．００９〜０．０１２である。

図７は脱気装置７１の部分の配管系統の模式図で、上流部２２ａは内径寸法が４ｍｍで、流量Ｑの溶液が供給されるとする。排気管７４の内径をＤ_１、長さをＬ_１、排気管に流れる溶液の流量をＱ_１とし、回収分岐管２４の内径寸法をＤ_２、長さをＬ_２、溶液の流量をＱ_２とする。

そして、Ｌ_１を１００ｍｍ、Ｌ_２を２００ｍｍ、Ｄ_２を４ｍｍに設定して排気管７４の内径寸法を図８に示すように変化させたときに回収分岐管２４に流れる溶液の流量Ｑ_２を測定したところ、排気管７４の内径寸法が１ｍｍでは上流部２２ａに供給された溶液の８０％が流れ、２ｍｍでは約７０％とであり、４ｍｍで約４０％となった。

すなわち、排気管７４と回収分岐管２４との長さや内径寸法を設定することで、上流部２２ａから容器７２に供給された溶液がヘッド７と排気管７４とに流れる割合を設定することができ、この実施の形態ではＱ_１：Ｑ_２＝２：８、好ましくは１：９に設定される。それによって、上流部２２ａからの溶液をヘッド７に確実に流すことができるから、用液によるヘッド７の脱気を確実に行うことができる。

上記供給タンク３１は、図６に示すようにタンク本体８１を備えている。このタンク本体８１はガラスなどの気泡が付着し難い材料或いは金属やセラミックなどの気泡が比較的付着しにくい材料、すなわち溶液Ｌとの接触角が１０°より小さい材料によって円筒状に形成されているとともに、下端には次第に小径となる逆円錐状の漏斗部８２及びこの漏斗部８２に連続する小径円筒部８３が連設されている。なお、タンク本体８１を形成する材料は限定されるものでない。

上記タンク本体８１内には、内部を分離室８４とした気泡分離手段としての分離容器８５が収容され、図示しない保持部材によって保持されている。この分離容器８５は、気泡が付着し難いガラス、或いは比較的気泡が付着し難い金属やセラミックなどの材料、すなわち溶液Ｌとの接触角が１０°より小さい材料によって上端面及び先端面が開放した逆円錐状に形成されている。この分離容器８５の下端部は、上記タンク本体８１の小径円筒部８３内に隙間のある状態で挿入されている。この分離容器８５の先端部は側方に向かって屈曲されていて、開口した先端面８５ａは上記小径円筒部８３の内周面に近接している。

上記供給分岐管３４の先端は、上記タンク本体８１の周壁を気密に貫通し、上記分離容器８５の周壁の上部の内周面に対して接線方向に沿って接続されている。上記溶液供給管２１の基端は、上記タンク本体８１の小径円筒部８３の先端に接続されている。

上記供給分岐管３４から分離容器８５内に接線方向に沿って供給される溶液Ｌは、分離容器８５の内周面を図６に矢印で示すように旋回しながら落下する。溶液Ｌが分離容器８５の内周面に沿って旋回すると、溶液Ｌに遠心力が作用する。そのため、溶液Ｌに気泡ｂが含まれていると、気泡ｂと溶液Ｌとの密度差によって溶液Ｌから気泡ｂが分離して旋回中心に集まり、分離容器８５内を浮上する。タンク本体８１の上面に接続された大気開放管３５を開放すれば、分離容器８５内を浮上した気泡ｂは、大気開放管３５から大気に放散させることができる。

分離容器８５内を旋回しながら落下する溶液Ｌは、その先端面８５ａから流出してタンク本体８１内に溜まる。タンク本体８１内の溶液Ｌの液面は、その液面とヘッド７のノズル面とがなす水頭ｈ（図１に示す）が一定になるよう、レベルセンサ５０によって制御される。

溶液Ｌが分離容器８５の先端面８５ａから流出する際、溶液Ｌはタンク本体８１の小径円筒部８３の内周面に衝突する。そのため、分離容器８５を落下する溶液Ｌに気泡ｂが残留していたとしても、衝突時に気泡ｂをタンク本体８１の内壁に沿わせ溶液Ｌから気泡ｂが分離され、タンク本体８１内を浮上して排出される。

上記構成の塗布装置において、基板Ｗに溶液を塗布する前に、ヘッド７の脱気が行なわれる。脱気を行なうには、貯蔵タンク３２にガス供給管４６を通じて不活性ガスを供給し、この貯蔵タンク３２に貯蔵された溶液を加圧する。それによって、溶液は供給タンク３１に流れる。

溶液が供給され続けることで、供給タンク３１内の圧力が上昇すると、その溶液は供給管２１から分岐供給管２２の上流部２２ａを通り、脱気装置７１の容器７２に流入する。容器７２に流入した溶液は、下流部２２ｂから流出してヘッド７の液室１２に流入し、この液室１２に残留する気泡とともに液室１２から分岐回収管２４を通って回収管２３に流れる。ヘッド７の液室１２に流入した溶液の一部はノズル１４から流出する。溶液の一部がノズル１４から流出することで、その流出量に応じた流量が貯蔵タンク３２から供給タンク３１に供給され続ける。

上記回収管２３の基端はアスピレータ３３の吸引口３３ｃに接続されている。溶液が貯蔵タンク３２から供給タンク３１へ流れることで、上記アスピレータ３３の吸引口３３ｃが負圧になる。それによって、ヘッド７の液室１２の脱気を行い回収管２３に流れた溶液がアスピレータ３３を通って供給タンク３１に戻る。供給タンク３１に戻った溶液は、この内部に設けられた分離容器８５で脱気されてからヘッド７に供給されることになる。

供給タンク３１に溶液から脱気された気泡が溜まったならば、大気開放管３５に設けられた第１の開閉制御弁３６を開放することで、大気に放散される。

このように、貯蔵タンク３２内の溶液を加圧して供給タンク３１に供給しながらヘッド７内の脱気を行なうことができるから、貯蔵タンク３２内の溶液を供給タンク３１に所定量貯めてから、ヘッド７に供給して脱気を行なう場合に比べ、脱気を行なうために要する時間を短縮することができる。しかも、供給タンク３１内の溶液を加圧する加圧手段としての配管系統が不要となるから、構成を簡略化することができる。

さらに、溶液を貯蔵タンク３２から供給タンク３１に供給しながらヘッド７内の脱気を行なうため、供給タンク３１の容積を十分に小さくし、この供給タンク３１に貯えられる溶液の量を少なくしても、ヘッド７内の脱気に支障をきたすことがない。つまり、供給タンク３１を小型化することが可能となる。
なお、ヘッド７内の脱気を行なえば、それと同時に、溶液が流れる配管の脱気も行なわれることになる。

一方、ヘッド７には、溶液が脱気装置７１を通って供給される。脱気装置７１の容器７２には排気管７４が接続されている。そのため、脱気装置７１に供給された溶液は、ヘッド７に流入せずに、排気管７４を通って回収管２３に流れてしまう虞がある。

しかしながら、排気管７４を流れる溶液の抵抗が供給分岐管２２の下流部分２２ｂを通ってヘッド７に流れる溶液の抵抗よりも十分に大きくなるよう、たとえば上記排気管７４の内径寸法や長さなどによって設定した。

そのため、容器７２に供給される溶液のほとんどは、排気管７４に流れず、ヘッド７に流れることになるから、このヘッド７内の脱気を確実に行うことが可能となる。つまり、ヘッド７に供給される溶液を、このヘッド７の上流側に設けられた脱気装置７１で脱気する構造であっても、上記脱気装置７１によってヘッド７の脱気が確実に行なえなくなるのを防止することができる。

ヘッド７や配管の脱気を行なったならば、ヘッドの流出側に設けられた回収開閉弁２６を閉じ、ヘッド７に供給された溶液をノズル１４から流出させる。それによって、ノズル１４に付着する気泡を除去することができる。

このようにして、各部の脱気を行なったならば、供給タンク３１内の溶液の液面をヘッド７のノズル１４が形成された面に対して所定の水頭ｈとなるよう設定する。ついで、基板Ｗをテーブル３によって搬送し、ヘッド７の下方に搬送されてきたならば、駆動部１６によって圧電素子１５に通電し、ヘッド７の液室１２に供給された溶液Ｌをノズル１４から基板Ｗに噴射する。それによって、基板Ｗに溶液Ｌを噴射塗布することができる。

上記一実施の形態では基板にポリイミド膜を形成するための塗布装置にこの発明の脱気装置を適用した場合について説明したが、基板に液晶を滴下供給したり、レジスト、エッチング液或いは現像液などを滴下供給する場合などであっても、この発明の塗布装置を用いることができる。

この発明の一実施の形態に係る溶液の塗布装置の概略的構成を示す側面図。 溶液の供給管路を省略した塗布装置の正面図。 ノズルヘッドの断面図。 ノズルヘッドの下面図。 脱気装置の断面図。 供給タンクの断面図。 脱気装置に接続された各配管を示す模式図。 図７に示す各配管の内径寸法や長さを設定したときに回収分岐管を通って回収管に流れる溶液の量と、排気管に流れる溶液の量との関係を測定したグラフ。

符号の説明

７…ヘッド、１４…ノズル、２１…供給管、２３…回収管、３１…供給タンク、３２…貯蔵タンク、３３…アスピレータ、３４…供給分岐管、３５…大気開放管、４５…第３の開閉弁（加圧手段）、４６…ガス供給管（加圧手段）、７１…脱気装置（脱気手段）、７４…排気管。

Claims (5)

1. 基板に溶液を噴射塗布する溶液の塗布装置において、
   上記溶液をインクジェット方式によって噴射するノズルを有するヘッドと、
   上記溶液を貯蔵した貯蔵タンクと、
   この貯蔵タンクと上記ヘッドとを接続した供給管と、
   この供給管の中途部に設けられ上記基板に溶液を噴射塗布する際に上記溶液の液面の高さを設定する供給タンクと、
   上記ヘッドの脱気を行なう際に上記貯蔵タンクに貯蔵された溶液を加圧してその溶液を上記供給タンクを通じて上記ヘッドに供給する加圧手段と、
   流入口、流出口及び吸引口を有し、上記供給管の上記貯蔵タンクと上記供給タンクとの間の部分に流入口と流出口を介して設けられたアスピレータと、
   上記ヘッドと上記アスピレータの吸引口とを接続し上記ヘッドに供給されてそのノズルから噴射せずに上記ヘッド内を流れた溶液が上記アスピレータの吸引作用によって流れる回収管と
   を具備したことを特徴とする溶液の塗布装置。
2. 上記供給タンク内には、上記アスピレータを通って上記供給タンクに流れる溶液に含まれる気泡を分離する気泡分離手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の溶液の塗布装置。
3. 基板に塗布される溶液をインクジェット方式によって噴射するノズルを有するヘッドの脱気を、貯蔵タンクに貯蔵された溶液を加圧し、この溶液を上記基板に溶液を噴射塗布する際に溶液の液面の高さを設定する供給タンクを通じて上記ヘッドに流して行なう脱気方法において、
   上記貯蔵タンクに貯蔵された溶液を加圧し上記供給タンクを通じて上記ヘッドに供給する工程と、
   上記溶液を上記ヘッド内を流すことで、このヘッド内の気泡を溶液とともに流出させる工程と、
   上記ヘッドから流出した気泡を含む溶液を、上記ヘッドに加圧供給される溶液の流れによって吸引して上記供給タンクに戻す工程と
   を具備したことを特徴とする塗布装置の脱気方法。
4. 基板に溶液を噴射塗布する溶液の塗布装置において、
   上記溶液をインクジェット方式によって噴射するノズルを有するヘッドと、
   上記溶液を貯蔵した貯蔵タンクと、
   この貯蔵タンクと上記ヘッドとを接続した供給管と、
   この供給管の中途部に設けられ上記基板に溶液を噴射塗布する際に上記溶液の液面の高さを設定する供給タンクと、
   上記ヘッドの脱気を行なう際に上記貯蔵タンクに貯蔵された溶液を加圧してその溶液を上記供給タンクを通じて上記ヘッドに供給する加圧手段と、
   上記供給タンクと上記ヘッドの間に設けられこの供給タンクからヘッドに流れる溶液に含まれる気泡を除去する脱気手段と、
   上記加圧手段によって加圧されて上記脱気手段から上記ヘッド内を流れこのヘッド内を脱気した溶液が流出する回収管と、
   上記脱気手段と上記回収管とを接続し上記脱気手段で脱気された気泡を上記回収管へ排出するとともに、上記加圧手段で加圧された溶液を上記脱気手段を通じて上記ヘッドに流しこのヘッド内の脱気を行なうときに、その溶液の一部だけが上記回収管へ流れ残りの大半の溶液が上記ヘッドに流れるよう内径寸法が設定された排気管と
   を具備したことを特徴とする溶液の塗布装置。
5. 基板に塗布される溶液をインクジェット方式によって噴射するノズルを有するヘッドの脱気を行なう脱気方法において、
   加圧された溶液を脱気手段で脱気して上記ヘッドに供給する工程と、
   上記ヘッドに供給された溶液をこのヘッド内を流して回収管に流出させることで上記ヘッド内を脱気する工程と、
   上記脱気手段で脱気された気体を排気管によって上記回収管へ流す工程と、
   上記脱気手段に加圧されて供給された溶液の一部だけを上記排気管に流し、残りの大半の溶液を上記脱気手段を通して上記ヘッドに流す工程と
   を具備したことを特徴とする塗布装置の脱気方法。

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