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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023180804
(43)【公開日】2023-12-21
(54)【発明の名称】塗布装置および塗布方法
(51)【国際特許分類】
B05C 5/00 20060101AFI20231214BHJP
B05D 1/26 20060101ALI20231214BHJP
B05D 3/00 20060101ALI20231214BHJP
B05C 11/00 20060101ALI20231214BHJP
B05C 11/10 20060101ALI20231214BHJP
【ＦＩ】
B05C5/00 101
B05D1/26 Z
B05D3/00 B
B05C11/00
B05C11/10
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022094405
(22)【出願日】2022-06-10
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】宮澤 和利
(72)【発明者】
【氏名】阿部 敬行
【テーマコード（参考）】
4D075
4F041
4F042
【Ｆターム（参考）】
4D075AC06
4D075AC09
4D075AC84
4D075AC88
4D075AC91
4D075AC92
4D075AC93
4D075AC94
4D075AC95
4D075AC96
4D075CA47
4D075CA48
4D075DA08
4D075DB14
4D075DC22
4D075EA05
4F041AA01
4F041AB01
4F041BA01
4F041BA10
4F041BA13
4F041BA22
4F041BA34
4F042AA01
4F042AB00
4F042BA05
4F042BA08
4F042BA10
4F042BA12
4F042BA21
4F042BA27
4F042CA01
4F042CB02
4F042CB10
4F042CB20
4F042DF09
(57)【要約】 （修正有）
【課題】基板に厚さのバラツキが小さい塗布膜を形成する塗布装置および塗布方法を提供する。
【解決手段】塗布装置１は、ステージ１１に支持された基板９０の塗布面に交差する回転軸周りに回転するシャフト１４と、前記塗布面に向けて液体を吐出する少なくとも１つのノズルを有し、前記シャフト１４に接続されたヘッド２０内において、液体が前記回転軸の遠い位置から前記回転軸に近い位置に向かって流れるように構成されている。
【選択図】図１
【解決手段】塗布装置１は、ステージ１１に支持された基板９０の塗布面に交差する回転軸周りに回転するシャフト１４と、前記塗布面に向けて液体を吐出する少なくとも１つのノズルを有し、前記シャフト１４に接続されたヘッド２０内において、液体が前記回転軸の遠い位置から前記回転軸に近い位置に向かって流れるように構成されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体が塗布される面に交差する回転軸周りに回転するシャフトと、
前記面に向けて前記液体を吐出する少なくとも１つのノズルを有し、前記シャフトに接続されたヘッドと、
を備える塗布装置。
前記面に向けて前記液体を吐出する少なくとも１つのノズルを有し、前記シャフトに接続されたヘッドと、
を備える塗布装置。
【請求項2】
前記シャフトとともに回転する回転部分と、前記シャフトが回転しても回転しない非回転部分とを備える導電部をさらに備える、
請求項１に記載の塗布装置。
請求項１に記載の塗布装置。
【請求項3】
前記導電部は、前記回転部分として、前記回転軸が延在する方向に沿って配置された複数の環状接触部を有するリング部材を備え、前記非回転部分として、複数の前記環状接触部にそれぞれ接触する複数のブラシを有するブラシ部材を備える、
請求項２に記載の塗布装置。
請求項２に記載の塗布装置。
【請求項4】
前記導電部は、前記回転部分として、前記ヘッドに接続されたケーブルの第１端部を備え、前記非回転部分として、前記ケーブルの第２端部を備える、
請求項２に記載の塗布装置。
請求項２に記載の塗布装置。
【請求項5】
前記シャフトの外周面に固定されており、前記ケーブルの前記第１端部と前記第２端部との間の一部を保持するグリップ部をさらに備える、
請求項４に記載の塗布装置。
請求項４に記載の塗布装置。
【請求項6】
前記ヘッドは、前記液体が前記ヘッド内において前記回転軸から遠い位置から前記回転軸に近い位置に向かって流れるように構成されている、
請求項１から５のいずれか一項に記載の塗布装置。
請求項１から５のいずれか一項に記載の塗布装置。
【請求項7】
前記ヘッドに前記液体を供給する供給配管と、
前記ヘッドから前記液体を回収する回収配管と、をさらに備え、
前記供給配管は、前記回収配管が前記ヘッドに接続される位置よりも、前記回転軸から遠い位置において前記ヘッドに接続されている、
請求項６に記載の塗布装置。
前記ヘッドから前記液体を回収する回収配管と、をさらに備え、
前記供給配管は、前記回収配管が前記ヘッドに接続される位置よりも、前記回転軸から遠い位置において前記ヘッドに接続されている、
請求項６に記載の塗布装置。
【請求項8】
前記タンクを支持する支持部材であって、前記ヘッドに対する前記タンクの相対高さを変更する支持部材、をさらに備える、
請求項７に記載の塗布装置。
請求項７に記載の塗布装置。
【請求項9】
前記相対高さは、前記シャフトが静止し、かつ、前記圧電素子および前記ポンプが作動していない状態で、前記複数のノズルの少なくとも１つから前記液体が出てくる相対高さに設定されており、
前記ポンプの吸込量は、前記シャフトが回転し、かつ、前記圧電素子が作動していない状態で、複数の前記ノズルから前記液体が出てこない吸込量に設定されている、
請求項８に記載の塗布装置。
前記ポンプの吸込量は、前記シャフトが回転し、かつ、前記圧電素子が作動していない状態で、複数の前記ノズルから前記液体が出てこない吸込量に設定されている、
請求項８に記載の塗布装置。
【請求項10】
前記シャフトの回転速度をＮ（ｒｐｍ）とし、前記ノズルから前記回転軸までの距離をｒとし、前記ノズルから吐出された液滴が前記面に着弾して形成するドットの直径をｄとした場合、前記圧電素子は前記液滴を、前記ノズルから下記式で示される周波数ｆｎで吐出するように作動する、請求項６に記載の塗布装置。
ｆ＝ｒ×２π×Ｎ／（６０×ｄ）
ｆ＝ｒ×２π×Ｎ／（６０×ｄ）
【請求項11】
ノズルを有するヘッドを液体が塗布される面に交差する回転軸周りに回転させ、
前記ノズルから前記液体を吐出する、
ことを含む、塗布方法。
前記ノズルから前記液体を吐出する、
ことを含む、塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、塗布装置および塗布方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体ウェハー等の円形基板上にレジスト膜または保護膜など各種膜を形成するために、スピンコータ装置が広く用いられている。スピンコータ装置は、基板の中央部に膜となる液体を供給するとともに円形基板を回転させる。円形基板を回転させることによって、液体が遠心力で円形基板の中央部から外周部に拡散し、基板上に均一な膜が形成される。余剰の液体は基板外に飛散する。
【0003】
このとき、遠心力で基板上の液体がどのように拡散するか見極める必要がある。しかしながら、一般的に、スピンコータ装置で形成される膜は、外周部に近づくにつれて厚くなる傾向がある。また、液体の種類によっては、遠心力で均一に拡散させることが難しいものや、不均一に拡散していく特性を持つものがある。これらの液体で膜を形成する場合、円形基板上で均一な厚さの膜を形成することは困難である。また、液体の種類毎に条件を調整することが困難な場合もある。
【0004】
このような問題点を解決すべく、特許文献１には、基板表面に液滴を最適なパターンで付着させ、基板を所要の回転速度で回転させ、最適なパターンで付着させた液滴を基板表面上で広げて均一膜厚の薄膜を形成する薄膜形成方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００１－３２７９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１に開示の方法は、回転する基板表面に液滴を最適なパターンで付着させる必要がある。これを実行するには、基板の表面物性を考慮した液体解析などが必要となる。つまり、特許文献１に開示の方法の実行は容易ではない。また、実行できたとしても、基板上に供給された液体を外周部へ均一に拡散させる必要があることには変わりが無く、塗布膜の均一性の確保は困難であると考えられる。
【0007】
本開示は、基板に厚さのバラツキが小さい塗布膜を形成する塗布装置および塗布方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示に係る塗布装置は、液体が塗布される面に交差する回転軸周りに回転するシャフトと、前記面に向けて前記液体を吐出する少なくとも１つのノズルを有し、前記シャフトに接続されたヘッドと、を備える。
【0009】
本開示に係る塗布方法は、ノズルを有するヘッドを液体が塗布される面に交差する回転軸周りに回転させ、前記ノズルから前記液体を吐出する、ことを含む。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、基板に厚さのバラツキが小さい塗布膜を形成する塗布装置および塗布方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】第１実施形態に係る塗布装置の斜視図。
【図2】ヘッドにおける液体の流れを示す模式図。
【図3】ヘッドにおける液体の流れを示す模式図。
【図4】液体が塗布される様子を模式的に示す図。
【図5】塗布途中の基板およびヘッドを示す平面図。
【図7】第２設定工程を説明する図。
【図8】ヘッド回転速度と吐出不良数の関係を示すグラフ。
【図9】ポンプの吸込量が調整された後のヘッド回転速度と吐出不良数の関係を示すグラフ。
【図10】ヘッドを４回転させて一様な塗布膜を形成する工程を説明する図。
【図11】ヘッドを４回転させて一様な塗布膜を形成する工程を説明する図。
【図12】ヘッドを４回転させて一様な塗布膜を形成する工程を説明する図。
【図13】ヘッドを４回転させて一様な塗布膜を形成する工程を説明する図。
【図14】塗布パターンの例を示す図。
【図15】他の塗布パターンの例を示す図。
【図16】さらに他の塗布パターンの例を示す図。
【図17】第２実施形態に係る塗布装置の斜視図。
【図18】第２実施形態に係る塗布装置で液体を塗布する工程を説明する図。
【図19】第２実施形態に係る塗布装置で液体を塗布する工程を説明する図。
【図20】第２実施形態に係る塗布装置で液体を塗布する工程を説明する図。
【図21】第２実施形態に係る塗布装置で液体を塗布する工程を説明する図。
【図22】第２実施形態に係る塗布装置で液体を塗布する工程を説明する図。
【図23】第２実施形態に係る塗布装置で液体を塗布する工程を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。各図面には、ＸＹＺ直交座標系が示されている。液体塗布の対象となる面は、ＸＹ平面に沿うように配置される。この面に向けて、Ｚ軸負方向に沿うように液滴が吐出される。本明細書において、上側または上方とは、Ｚ軸に沿った正方向であり、下側または下方とは、Ｚ軸に沿った負方向である。また、回転軸を原点として回転軸から放射状に延びる１つの軸をｒ軸と定義する。ヘッド２０内において、液体はｒ軸の負方向に（つまり回転軸に向かう方向に）供給される。
【0013】
（第１実施形態）
図１は、本開示の一態様である第１実施形態に係る塗布装置１の斜視図である。塗布装置１は、基板９０の面に液体を塗布して膜を形成する装置である。基板９０は円形基板である。
図１は、本開示の一態様である第１実施形態に係る塗布装置１の斜視図である。塗布装置１は、基板９０の面に液体を塗布して膜を形成する装置である。基板９０は円形基板である。
【0014】
第１実施形態に係る塗布装置１は、ステージ１１、支柱１２、モータ１３、シャフト１４、上部ブラケット１５、支持部材１６、タンク１７、ポンプ１８、下部ブラケット１９およびヘッド２０を備える。また、塗布装置１は、供給配管２１、回収配管２２、リザーブ配管２３、ブラシ部材２４、リング部材２５、接続端子２６、ヘッド用配線２７およびポンプ用配線２８を備える。また、塗布装置１は、モータ１３、ポンプ１８およびヘッド２０を制御する制御部を備えている。なお、モータ１３、ポンプ１８およびヘッド２０は、塗布装置１が備える制御部ではなく、塗布装置１と通信可能に接続された外部のコンピュータによって制御されてもよい。
【0015】
ステージ１１は、液体が塗布される間に基板９０が動かないように、例えば真空吸着で固定した状態で、基板９０を支持する。ステージ１１は、ステージ１１の中心と基板９０の中心が鉛直方向に並ぶ（つまり、平面視で重なる）ように基板９０を支持する。
【0016】
支柱１２は、Ｚ軸に平行（つまり鉛直）に延在する柱部分と、水平（例えばＸ軸に平行）に延在する梁部分とを備える。支柱１２の柱部分はステージ１１に固定されており、支柱１２の梁部分は、柱部分に固定されるとともにステージ１１の中心付近に位置している。なお、支柱１２は、複数の柱部分と、複数の柱部分の間に掛け渡された梁部分を備えていてもよい。また、支柱１２の柱部分は、ステージ１１に固定されず、塗布装置１が載置される床面に固定されていてもよい。
【0017】
モータ１３は支柱１２の梁部分に支持されており、ステージ１１の中心とＺ軸方向に並ぶように配置されている。モータ１３は制御部からの制御信号に従って、回転速度および回転量を変更することができるように構成されている。また、モータ１３はエンコーダを備えており、回転量および回転角度を示す信号を制御部に送信することができる。
【0018】
モータ１３には中空のシャフト１４が取り付けられている。シャフト１４はモータ１３によって１方向（平面視で時計回り方向または反時計回り方向）に回転させられる。図１中の矢印は、シャフト１４の回転方向の例を示している。シャフト１４は、シャフト１４の中心軸つまり回転軸がステージ１１に固定された基板９０の面に交差するように配置されている。シャフト１４は、具体的には、シャフト１４の回転軸が基板９０の面に直交するように配置されている。また、シャフト１４は、シャフト１４の回転軸上にステージ１１の中心が位置するように配置されている。よって、基板９０は、基板９０の中心がシャフト１４の回転軸上に位置するように、ステージ１１上で位置決めされることになる。
【0019】
シャフト１４の上端部と下端部との間には、上部ブラケット１５が取り付けられている。上部ブラケット１５は、回転軸に沿うシャフト１４の任意の位置に固定することができるように構成されている。
【0020】
上部ブラケット１５には支持部材１６が取り付けられている。支持部材１６は、例えば板状の部材であり、タンク１７およびポンプ１８を支持する。
【0021】
タンク１７は、基板９０に塗布される液体を貯留する容器である。
【0022】
ポンプ１８は、基板９０に塗布される液体を吸い込んで送出する装置である。
【0023】
シャフト１４の下端部には下部ブラケット１９を介してヘッド２０が取り付けられている。ヘッド２０は、基板９０に向けて液体を吹き付ける部材である。ヘッド２０は、シャフト１４の回転軸と直交する方向に延在するように配置されている。つまり、ヘッド２０は、シャフト１４に近い位置に配置された端部と、シャフト１４から遠い位置に配置された端部を有する。以下、シャフト１４に近い位置に配置されたヘッド２０の端部を、内端部と記載し、シャフト１４から遠い位置に配置されたヘッド２０の端部を、外端部と記載する。ヘッド２０の延在方向に沿ったヘッド２０の長さ、つまり、内端部と外端部との間の距離は、基板９０の半径よりも長い。
【0024】
タンク１７とヘッド２０との間には、供給配管２１が配設されている。供給配管２１の流出端部は、ヘッド２０の外端部に接続される。液体は、重力およびポンプ１８による吸引によって、供給配管２１を介して、タンク１７からヘッド２０に流下する。
【0025】
ヘッド２０とポンプ１８との間には、回収配管２２が配設されている。回収配管２２の流入端部は、ヘッド２０の内端部に接続される。つまり、供給配管２１は、回収配管２２よりも回転軸から遠い位置でヘッド２０に接続されている。液体は、ポンプ１８が作動することによって、回収配管２２を通って、ヘッド２０からポンプ１８に流れる。
【0026】
ポンプ１８とタンク１７との間には、リザーブ配管２３が配設されている。液体は、ポンプ１８が作動することによって、リザーブ配管２３を通って、ポンプ１８からタンク１７に流れる。
【0027】
つまり、タンク１７、供給配管２１、ヘッド２０、回収配管２２、ポンプ１８およびリザーブ配管２３は、ここに挙げられた順に液体が循環する循環経路を構成する。
【0028】
図２および図３は、ヘッド２０における液体の流れを示す模式図である。図２および図３に示される矢印は液体の流れを示している。ヘッド２０の内部には、供給流路２９および回収流路３０が形成されている。供給流路２９には供給配管２１が接続されており、回収流路３０には、回収配管２２が接続されている。供給流路２９と回収流路３０との間には、複数の液室３１が配置されている。各液室３１には液体が充満している。なお、図３においては、各液室３１を仕切る隔壁の図示が省略されている。ヘッド２０は、液体が、ヘッド２０内において回転軸から遠い位置から回転軸に近い位置に向かって流れるように構成されている。供給配管２１は、ヘッド２０の半径方向（ｒ軸方向）の正方向端部に接続され、回収配管２２は、ヘッド２０の半径方向（ｒ軸方向）の負方向端部に接続されていてもよい。また、ヘッド２０は、半径方向（ｒ軸方向）に延伸するように形成され、配置されていてもよい。
【0029】
本実施形態において、複数の液室３１は、シャフト１４の回転軸に直交する１つの直線に沿って並ぶように配置されている。各液室３１は、口径が互いに等しいノズル３２に連通している。複数のノズル３２は、シャフト１４の回転軸に直交する１つの直線上に整列していてもよいし、していなくてもよい。つまり、複数のノズル３２は、半径方向（ｒ軸方向）に配列されていてもよい。いずれにしても、複数のノズル３２は、供給配管２１とヘッド２０との接続位置よりも回転軸から遠く、かつ、回収配管２２とヘッド２０との接続位置よりも回転軸に近い位置に位置している。
【0030】
各液室３１はそれぞれ圧電素子を備えている。圧電素子に電圧が印加されると、液室３１内の液体に圧力が加わり、ノズル３２から液体が液滴９１として吐出される。各圧電素子に印可される電圧は互いに等しい。また、各ノズル３２から吐出される液滴９１の大きさは互いに等しい。
【0031】
続いて、圧電素子に電力および制御信号を供給する導電部について、再び図１を参照して説明する。
【0032】
ヘッド２０が備える圧電素子には、図１に示されるブラシ部材２４、リング部材２５、接続端子２６およびヘッド用配線２７を備える導電部を介して、電力および制御信号が供給される。導電部は、シャフト１４の中に配設され、リング部材２５と接続端子２６とを接続する配線を備えている。
【0033】
ブラシ部材２４とリング部材２５は、スリップリングを構成する。
【0034】
ブラシ部材２４は、支柱１２またはモータ１３に固定されており、電源から電力供給を受け、制御部から制御信号を受ける。ブラシ部材２４は、シャフト１４が回転しても回転しない。つまり、ブラシ部材２４は導電部の非回転部分を構成する。ブラシ部材２４は、シャフト１４の回転軸と平行に並ぶ複数のブラシを備える。
【0035】
リング部材２５は、シャフト１４の外周面に固定されている。リング部材２５は、シャフト１４の回転軸に沿って並ぶ複数の環状接触部を備える。複数の環状接触部はシャフト１４の回転軸と同心となり、かつ、シャフト１４の外周面を取り囲むように配置されている。リング部材２５はシャフト１４と一体的に回転する。つまり、リング部材２５は、導電部の回転部分を構成する。また、接続端子２６およびヘッド用配線２７も導電部の回転部分を構成する。
【0036】
ブラシ部材２４の１つのブラシが、リング部材２５の１つの環状接触部に接触する。各ブラシは、シャフト１４が静止している場合はもちろん回転している場合も、各環状接触部に接触し続ける。よって、リング部材２５は、シャフト１４が回転している間も、ブラシ部材２４から電力および制御信号を受けることができる。
【0037】
ブラシ部材２４からリング部材２５が受けた電力および制御信号は、シャフト１４内に配設された配線、接続端子２６およびヘッド用配線２７を介して、ヘッド２０（具体的には圧電素子）に伝送される。
【0038】
また、接続端子２６とポンプ１８との間にはポンプ用配線２８が配設されている。ブラシ部材２４からリング部材２５が受けた電力および制御信号の一部は、シャフト１４内に配設された配線、接続端子２６およびポンプ用配線２８を介して、ポンプ１８に伝送される。
【0039】
本実施形態に係る塗布装置１は以上のように構成されている。よって、モータ１３が回転することによって、シャフト１４が回転する。シャフト１４が回転すると、シャフト１４と一体的に、上部ブラケット１５、支持部材１６、タンク１７、ポンプ１８、下部ブラケット１９、ヘッド２０、供給配管２１、回収配管２２およびリザーブ配管２３が、例えば図１に示される矢印の方向に回転する。また、リング部材２５、接続端子２６、ヘッド用配線２７およびポンプ用配線２８が、シャフト１４と一体的に、例えば図１に示される矢印の方向に回転する。
【0040】
図１にはヘッド２０がＸ軸と平行に延在している状態が示されている。以降、図１に示されるヘッド２０の位置を、初期位置と記載する場合がある。初期位置は、塗布装置１が基板９０に液体を塗布し始めるときのヘッド２０の位置である。初期位置にある場合、ヘッド２０の内端部から外端部に向かう方向は、Ｘ軸正方向と等しい。
【0041】
続いて、液体が塗布される様子を模式的に示す図４を参照しながら、塗布装置１が基板９０に液体を塗布する動作、つまり、塗布装置１による塗布方法の概要を説明する。図４中の実線矢印はシャフト１４の回転方向を示している。また、図４中の白抜きの矢印は、液体の流れを示している。
【0042】
モータ１３が作動することによって、シャフト１４が回転軸周りに回転する。すると、シャフト１４と一体的に、ヘッド２０等が回転軸周りに回転する。
【0043】
また、供給配管２１を介して、タンク１７から液体が重力によってヘッド２０に供給される。また、ポンプ１８が作動することによって、回収配管２２を介して、ヘッド２０から液体が吸い込まれ、タンク１７に送出される。つまり、液体は循環する。
【0044】
ヘッド２０が回転軸周りに回転すると、ヘッド２０の中の液体に、回転軸から離れる方向の遠心力が加わる。その遠心力により、回転軸に近い液室３１において液体の圧力が低くなりすぎ、回転軸から遠い液室３１において液体の圧力が高くなりすぎる可能性がある。つまり、吐出不良が発生する可能性がある。しかしながら、本実施形態に係る塗布装置１においては、ヘッド２０内で液体は外端部から内端部に向かって流れる。つまり、ヘッド２０内における液体の流通方向は遠心力が加わる方向の逆方向である。よって、遠心力の影響を低減させ、吐出不良の発生を防止することができる。
【0045】
この状態で、ヘッド２０が備える圧電素子が、所定の周波数で液室３１内の液体を加圧する。すると、各ノズル３２から液滴９１が所定の周波数で吐出される。液滴９１は、基板９０の面に着弾すると、基板９０の面で広がってドット（着弾痕）９２となる。各ドット９２は、基板９０の面で濡れ広がる。濡れ広がった各ドット９２は、隣接する他のドット９２とつながり、基板９０の面を覆う厚さのバラツキが小さい（つまり略均一な厚さの）塗布膜になる。
【0046】
なお、複数のノズル３２のうち、液体が流れる方向の最下流に位置する３２は、回転軸上に位置していてもよい。このようなノズル３２の配置により、基板９０の中心（回転軸と交差する部分）に確実に液滴９１を着弾させることができる。また、液体が流れる方向の最下流に位置するノズル３２は、回転軸よりも、液体が流れる方向の上流に位置してもよい。換言すれば、複数のノズル３２の全てが、回転軸よりも、液体が流れる方向の上流に位置してもよい。このような配置の場合、基板９０の中心に液滴９１を着弾させることはできないが、ドット９２の濡れ広がりにより、基板９０の中心にも液体を塗布することができる。また、複数のノズル３２の一部が、回転軸よりも、液体が流れる方向の下流に位置し、複数のノズル３２の他の一部が、回転軸よりも、液体が流れる方向の上流に位置してもよい。この場合、回転軸に最も近いノズル３２およびこのノズル３２よりも液体が流れる方向の上流に位置している複数のノズル３２から液滴９１を吐出するように圧電素子を作動させる。換言すれば、回転軸に最も近いノズル３２よりも液体が流れる方向の下流に位置しているノズル３２から液滴９１を吐出しないように圧電素子が作動させる。圧電素子のこのような作動により、基板９０の面を覆う厚さのバラツキが小さい塗布膜を形成することができる。
【0047】
図５は、塗布途中の基板９０とヘッド２０を示す平面図である。図５には、ヘッド２０が回転軸周りに初期位置から角度Θ回転した状態が示されている。ヘッド２０の回転開始と同時に塗布が開始され、ヘッド２０が回転軸周りに角度Θ回転すると、図５に示されるように扇形の塗布済み領域９３が形成される。ヘッド２０の回転および塗布が継続されると、基板９０の面全域に塗布済み領域９３が形成される。
【0048】
図６は、図５中のＶＩ部分の拡大図である。図６中の矢印は、それぞれ、ヘッド２０が回転軸周りに回転するときに１つのノズル３２が描く軌跡である。図６には５つのノズル３２の軌跡が代表として示されている。各軌跡の形状は、回転軸を中心とする円弧である。ノズル３２から所定の周波数で液滴９１が吐出される間、ヘッド２０は回転軸周りに回転しているので、基板９０上のドット９２は、ノズル３２の軌跡である円弧上に並んでいる。
【0049】
なお、タンク１７は、液体で完全に満たされておらず、例えば、タンク１７の内容積の７割から８割程度の液体を貯留してもよい。つまり、タンク１７の内部の上方に液体で満たされていない空間が形成されてもよい。シャフト１４とともにタンク１７が回転するとき、タンク１７内に貯留されている液体に遠心力が加わる。この遠心力は、供給配管２１を介してヘッド２０内の液体に伝わる可能性がある。しかしながら、タンク１７内に空間を形成することにより、タンク内の液体からヘッド２０内の液体に加わる力を低減させることができる。ひいては、ノズル３２からの液体のしみ出しを低減させることができる。
【0050】
以上の動作により、塗布装置１は基板９０の面に厚さのバラつきが小さい塗布膜を形成することができる。また、本実施形態に係る塗布装置１は、導電部にスリップリングを備えている。よって、シャフト１４およびヘッド２０を任意の回転数にわたって回転させ続けることができる。よって、形成された塗布膜の上にさらに液体を速やかに塗布することができる。したがって、任意の厚さの塗布膜を迅速かつ容易に形成することができる。
【0051】
厚さのバラツキが小さい塗布膜をより確実に形成するために、塗布装置１を構成する各部を、次の第１設定工程から第３設定工程で設定してから、液体の塗布が行われてもよい。
【0052】
（第１設定工程）
第１設定工程においては、ヘッド２０が回転していないとき、つまり、静止しているときの液体の循環条件が設定される。具体的には、ヘッド２０に対するタンク１７の相対高さ、および、ポンプ１８の吸込量が設定される。
第１設定工程においては、ヘッド２０が回転していないとき、つまり、静止しているときの液体の循環条件が設定される。具体的には、ヘッド２０に対するタンク１７の相対高さ、および、ポンプ１８の吸込量が設定される。
【0053】
まず、シャフト１４およびヘッド２０が静止し、かつ、圧電素子およびポンプ１８が作動していない状態で、各ノズル３２から液体が出てくるように、ヘッド２０に対するタンク１７の相対高さが設定される。具体的には、シャフト１４に対する上部ブラケット１５の取付位置が調整される。ヘッド２０には、タンク１７から重力によって液体が供給される。よって、シャフト１４に上部ブラケット１５を取り付ける位置が高くなり、ヘッド２０に対するタンク１７の相対高さが高くなるほど、タンク１７内の液体がヘッド２０内の液体に加える水頭圧が大きくなる。つまり液室３１内部の液体の圧力が大きくなる。タンク１７の相対高さを高くし、液室３１内の圧力を大きくすることで、各ノズル３２から液体を出すこと（例えば、滴下させたり、しみ出させたりすること）ができる。
【0054】
続いて、各ノズル３２から液体が出てこなくなる（例えば、滴下またはしみ出しが停止する）ように、ポンプ１８の単位時間当たりの吸込量（つまり送液量）が設定される。ポンプ１８が作動すると、ポンプ１８によって液室３１内の液体が吸い込まれるので、液室３１内の圧力は低下する。また、ポンプ１８の単位時間当たりの吸込量が大きくなるほど、液室３１内の圧力はより低下する。よって、ポンプ１８の単位時間当たりの吸込量をある程度大きくすることで、各ノズル３２から液体が出てこないようにすることができる。
【0055】
以上のようにタンク１７の高さおよびポンプ１８の吸込量が設定されると、ヘッド２０が静止している状態において、液室３１内の液体の圧力が適切になる。つまり、液室３１は、ノズル３２から意図せず液体が出てくることが無く、かつ、圧電素子が作動して液室３１内の圧力が変化すると、圧力変動量に応じた大きさの液滴９１が吐出される状態になる。
【0056】
（第２設定工程）
第２設定工程においては、液滴９１に関する条件が設定される。具体的には、圧電素子に印可される電圧の大きさおよびノズル３２からの吐出周波数が設定される。以下、第２設定工程を説明する図である図７を参照する。
第２設定工程においては、液滴９１に関する条件が設定される。具体的には、圧電素子に印可される電圧の大きさおよびノズル３２からの吐出周波数が設定される。以下、第２設定工程を説明する図である図７を参照する。
【0057】
図７中のＯは回転軸を示している。また、破線の円弧は、複数のノズル３２の中の回転軸にｎ（ｎは自然数）番目に近いノズルである第ｎノズルの軌跡である。また、実線の円弧は、複数のノズルの中の回転軸にｎ＋１番目に近いノズルである第ｎ＋１ノズルの軌跡である。ｒｎは、回転軸Ｏから第ｎノズルまでの距離であり、ｒｎ＋１は回転軸Ｏから第ｎ＋１ノズルまでの距離である。Ｐ１はｒｎとｒｎ＋１との差であり、各ノズル３２が描く軌跡のピッチ（径方向ピッチ）である。なお、複数のノズル３２が、回転軸に直交する１つの直線上に並ぶ場合は、各ノズル３２が描く軌跡のピッチＰ１はノズル３２のピッチと等しくなる。また、Ｐ２は、１つのノズル３２から吐出された液滴９１によって形成され、かつ、互いに隣接するドット９２のピッチ（周方向ピッチ）である。また、ｄは、ドット９２の直径である。なお、白いドット９２は、第ｎノズルから吐出された液滴９１によって形成されたドット９２である。また、灰色のドット９２は、第ｎ＋１ノズルから吐出された液滴９１によって形成されたドット９２である。
【0058】
第２設定工程では、まず、ドット９２の直径ｄが、各ノズル３２が描く軌跡のピッチＰ１と等しくなるように、各圧電素子に印可される電圧が設定される。圧電素子に印可される電圧を調整することで、圧電素子の変動量を調整することができる。また、圧電素子の変動量を調整することで、ノズル３２から吐出される液滴９１の大きさ、ひいては、ドット９２の直径ｄを調整することができる。ドット９２の直径ｄを各ノズル３２が描く軌跡のピッチＰ１と等しくすることで、互いに隣接する各ノズル３２から吐出された液滴９１によって形成されるドット９２同士が重ならずかつ離れない状態にすることができる。
【0059】
続いて、圧電素子に電圧を印加する周波数、つまり、ノズル３２から液滴９１が吐出される周波数が設定される。１つのノズル３２から吐出された液滴９１によって形成されるドット９２同士が重ならずかつ離れないように、圧電素子に電圧を印加する周波数が設定される。なお、図７には、第ｎ＋１ノズルが回転軸Ｏ周りに角度θ回転する前後で吐出された液滴９１によって形成された２つのドット９２が重ならずかつ離れていない状態が示されている。
【0060】
回転軸Ｏから１つのノズル３２までの距離をｒ、このノズル３２から吐出された液滴９１によって形成されるドット９２のピッチをＰ２、シャフト１４の回転速度をＮ（ｒｐｍ）、１つの液滴９１が吐出されてから次の液滴９１が吐出されるまでの経過時間をｔ（ｓ）とすると、下記式（１）が成り立つ。
Ｐ２＝ｒ×（２π／６０）×Ｎ×ｔ・・・・・・（１）
Ｐ２＝ｒ×（２π／６０）×Ｎ×ｔ・・・・・・（１）
【0061】
また、１つのノズル３２から吐出された液滴９１によって形成されるドット９２同士が重ならずかつ離れない場合、これらのドット９２のピッチＰ２は、ドット９２の直径ｄと等しくなる。
【0062】
よって、このノズル３２から液滴９１が吐出される周波数ｆを、下記式（２）で求められるものとすることにより、このノズル３２から吐出された液滴９１によって形成されるドット９２同士が重ならずかつ離れない状態にすることができる。
ｆ＝ｒ×２π×Ｎ／（６０×ｄ）・・・・・・（２）
ｆ＝ｒ×２π×Ｎ／（６０×ｄ）・・・・・・（２）
【0063】
式（２）から明らかなように、周波数ｆは回転軸からの距離ｒに比例する。また、ノズル３２毎に回転軸からの距離ｒは異なる。よって、例えば、回転軸からの距離の比が１：２である２つノズル３２がある場合、これら２つのノズルから液滴９１が吐出される周波数の比は１：２となる。
【0064】
複数の圧電素子それぞれに電圧が印加される周波数ｆを式（２）によって設定すると、各ノズル３２からは周波数ｆで液滴９１が吐出される。よって、１つのノズル３２から吐出された液滴９１によって形成されるドット９２同士が重ならずかつ離れない状態にすることができる。
【0065】
すなわち、第２設定工程を行うことで、基板９０の面にドット９２を、ノズル３２が描く軌跡の方向である周方向にも、各軌跡に直交する方向である径方向にも、隙間なく配置するための準備を行うことができる。
【0066】
（第３設定工程）
第３設定工程においては、ヘッド２０が回転しているときの液体の循環条件が設定される。具体的には、ポンプ１８の吸込量が設定される。換言すれば、第１設定工程で設定されたポンプ１８の吸込量の再調整が行われる。
第３設定工程においては、ヘッド２０が回転しているときの液体の循環条件が設定される。具体的には、ポンプ１８の吸込量が設定される。換言すれば、第１設定工程で設定されたポンプ１８の吸込量の再調整が行われる。
【0067】
第１設定工程では、ヘッド２０が静止している状態において、液室３１の圧力が適切となるように各条件が設定された。しかしながら、例えば、第２設定工程で周波数ｆを設定するために定められた回転速度Ｎ（ｒｐｍ）で、シャフト１４とともにヘッド２０が回転すると、ヘッド２０内の液体に遠心力が作用する。そのため、ヘッド２０内での液体の移動状態および圧力分布が、ヘッド２０が静止しているときとは異なるものとなる。
【0068】
遠心力が作用する方向は、回転軸から離れる方向、つまり、ヘッド２０の内端部から外端部に向かう方向である。そのため、第１設定工程で設定された条件のままでヘッド２０を回転させると、外端部の近くに配置されているノズル３２から液体がしみ出したり漏れたりするおそれがある。つまり、圧電素子の作動と関係なく、液体がノズル３２から出てくるおそれがある。逆に、内端部の近くに配置されているノズル３２からは、圧電素子が作動しても液滴９１が吐出されないおそれがある。つまり、各ノズル３２において吐出不良が発生するおそれがある。
【0069】
図８は、第１設定工程で設定された条件でヘッド２０を回転させて塗布を行った場合の、ヘッド２０の回転速度と吐出不良数との関係を示すグラフである。回転速度が小さいうちは、第１設定工程で設定された条件であっても、吐出不良は発生しない。よって、ヘッド２０の回転速度を大きくする必要がない場合、例えば、第２設定工程で周波数ｆを設定するために定められた回転速度Ｎ（ｒｐｍ）が比較的小さい場合は、第１設定工程で設定された条件のままで塗布を行ってもよい。換言すれば、第３設定工程を行わなくてもよい。
【0070】
しかしながら、回転速度がある程度大きくなると吐出不良が発生し始め、回転速度の増加とともに吐出不良数は増加する。よって、より短時間で基板９０の塗布作業を完了させることなどを目的として、ヘッド２０の回転速度を上げても吐出不良が発生しないようにするために、第３設定工程で、ポンプ１８の吸込量の再調整が行われる。
【0071】
具体的には、ポンプ１８の吸込量が、第１設定工程で設定された値よりも大きな値に設定される。ポンプ１８の吸込量を大きくすることで、ヘッド２０内の液体に加わる、外端部から内端部に向かう方向の力を大きくすることができる。つまり、遠心力の影響を打ち消す方向の力を大きくすることができる。よって、各液室３１の圧力を適切な圧力に戻す、または少なくとも近づけることができる。よって、吐出不良数を減少させることができる。
【0072】
図９は、ポンプ１８の吸込量が調整された後のヘッド回転速度と吐出不良数の関係を示す図である。破線は図７に示されるグラフと同じ曲線を示している。つまり、破線は、ポンプ１８の吸込量が調整される前のグラフである。
【0073】
回転速度Ａおよび回転速度Ｂは、ポンプの吸込量の調整が行われる前では、吐出不良が発生する比較的大きな回転速度である。しかしながら、ポンプの吸込量を大きくする調整を行うことで、比較的大きな回転速度である回転速度Ａおよび回転速度Ｂであっても、吐出不良をゼロにすることができる。ただし、回転速度Ｃのように、ある程度大きな回転速度となった場合、遠心力もある程度大きくなる。そのため、ポンプの吸込量を大きくしても、遠心力を相殺しきれず、吐出不良数をゼロにすることができない。
【0074】
第２設定工程で周波数ｆを設定するために定められた回転速度Ｎ（ｒｐｍ）が、回転速度Ｃのように、ポンプの吸込量を大きくしても吐出不良数をゼロにできない回転速度である場合、第２設定工程が再度行われる。その際、周波数ｆを設定するために定める回転速度Ｎ（ｒｐｍ）が、当初設定された値よりも小さな値に修正される。その後、再び第３設定工程が行われ、ポンプ１８の吸込量の再調整が行われる。
【0075】
以上の第１設定工程から第３設定工程が行われた後に、基板９０の面に液体を塗布する工程を行うことで、吐出不良を発生させることなく、かつ、ドット９２間に隙間を生じさせることなく、確実に厚さのバラツキが小さい塗布膜を形成することができる。
【0076】
なお、液体の性状（例えば、密度、粘度、温度）によって、同じ回転速度Ｎでも、吐出不良の発生状況は変わり得る。よって、基板９０に塗布される液体の種類が変更される度に、実際に基板９０に液体が塗布される前に、第１設定工程から第３設定工程が行われてもよい。
【0077】
以上の各設定工程を経た後、基板９０に液体が塗布される。例えば、ヘッド２０が回転軸周りに１周する間に、全てのノズル３２が、周波数ｆで液滴９１を吐出させて、塗布膜を形成してもよい。しかしながら、全てのノズル３２が周波数ｆで液滴９１を吐出すると、液体の性状およびヘッド２０の回転速度によっては、ドット９２の濡れ広がりに偏りが発生して、塗布膜の厚さが不均一になることがある。
【0078】
この場合、ヘッド２０を回転軸周りに複数回転させ、回転する毎に異なる位置で、各ノズル３２に液滴９１を吐出させてもよい。つまり、一様な塗布膜を形成するために必要な全ての液滴９１の吐出を、１回の回転で行うのではなく、複数回の回転に分割して行ってもよい。一例として、ヘッド２０を回転軸周りに４回転させて一様な塗布膜を形成する場合を、図面を参照しながら以下に説明する。
【0079】
図１０、図１１、図１２および図１３は、ヘッド２０を４回転させて一様な塗布膜を形成する工程を説明する図である。図１０は、ヘッド２０が１週目の回転を行った後のドット９２の形成状態を示している。図１１は、ヘッド２０が２週目の回転を行った後のドット９２の形成状態を示している。図１２は、ヘッド２０が３週目の回転を行った後のドット９２の形成状態を示している。図１３は、ヘッド２０が４週目の回転を行った後のドット９２の形成状態を示している。
【0080】
これらの図の中の矢印は、それぞれ、ヘッド２０が回転軸周りに回転するときに１つのノズル３２が描く軌跡である。これらの図には５つのノズル３２の軌跡が代表として示されている。各軌跡の形状は、回転軸を中心とする円弧である。各図において、ドット９２が形成される予定であるが、まだ形成されていない位置が、ドット形成予定位置９４として破線で示されている。
【0081】
各周回において、各ノズル３２はランダムに液滴９１を吐出する。換言すれば、各ノズル３２は、周波数ｆでの液滴９１の吐出をランダムなタイミングでスキップする。ただし、各ノズルは、ヘッド２０が４周する間に、全てのドット形成予定位置９４でドット９２が形成されるように、液滴９１を吐出する。
【0082】
よって、ドット９２はランダムに形成される。このようにドット９２をランダムに形成し、複数回にわたるヘッド２０の回転で塗布膜を形成することにより、ドット９２の濡れ広がりの偏りを無くすることができる。よって、全てのノズル３２が周波数ｆで液滴９１を吐出するとドット９２の濡れ広がりに偏りが発生する性状を有する液体を塗布する場合であっても、厚さのバラツキが小さい塗布膜を形成することができる。
【0083】
また、本開示に係る塗布装置１は、圧電素子の作動を制御することにより、基板９０に任意のパターンおよび厚さで塗布膜を形成することができる。
【0084】
例えば、塗布パターンの例を示す図１４に示されるように、基板９０の面の全域に厚さのバラツキが小さい塗布膜９５を形成することができる。
【0085】
また、他の塗布パターンの例を示す図１５に示されるように、基板９０の面に、液体が塗布されない非塗布領域９６を残して、他の領域に塗布膜９５を形成することができる。ヘッド２０が回転する間に各ノズル３２から液滴９１を吐出するタイミングを調整することで、非塗布領域９６を残しつつ、塗布膜９５を形成することができる。
【0086】
また、さらに他の塗布パターンの例を示す図１６に示されるように、基板９０の面に、互いに厚さが異なる４種類の塗布膜９５Ａ、９５Ｂ、９５Ｃおよび９５Ｄを形成することができる。塗布膜９５Ｄが最も厚く、塗布膜９５Ａが２番目に厚く、塗布膜９５Ｃが３番目に厚く、塗布膜９５Ｂが４番目に厚い場合、図１６に示される塗布パターンは例えば以下のような工程で形成することができる。すなわち、ヘッド２０を回転軸周りに４周させる。１周目では、基板９０の面の全域に液体が塗布される。また、２周目では、塗布膜９５Ａ、塗布膜９５Ｃおよび塗布膜９５Ｄが形成される領域に液体が塗布される。また、３周目では、塗布膜９５Ａおよび塗布膜９５Ｄが形成される領域に液体が塗布される。そして、４周目では、塗布膜９５Ｄが形成される領域のみに液体が塗布される。このような工程を経ることで、図１６に示される塗布パターンを形成することができる。
【0087】
（第２実施形態）
図１７は、本開示の一態様である第２実施形態に係る塗布装置１の斜視図である。第１実施形態に係る塗布装置１と同じ構成には同じ符号が付されている。第１実施形態に係る塗布装置１と共通する事項については説明を省略する場合がある。
図１７は、本開示の一態様である第２実施形態に係る塗布装置１の斜視図である。第１実施形態に係る塗布装置１と同じ構成には同じ符号が付されている。第１実施形態に係る塗布装置１と共通する事項については説明を省略する場合がある。
【0088】
塗布装置１は、ステージ１１、支柱１２、モータ１３、シャフト１４、支持部材１６、タンク１７、ポンプ１８、下部ブラケット１９およびヘッド２０を備える。また、塗布装置１は、供給配管２１、回収配管２２およびリザーブ配管２３を備える。また、塗布装置１は、グリップ部３３、コネクタ３４およびヘッド用ケーブル３５を備える。また、塗布装置１は、モータ１３、ポンプ１８およびヘッド２０を制御する制御部を備えている。制御部は支持部材１６に支持されていてもよい。なお、モータ１３、ポンプ１８およびヘッド２０は、塗布装置１が備える制御部ではなく、塗布装置１と通信可能に接続された外部のコンピュータによって制御されてもよい。
【0089】
本実施形態において、支持部材１６は、支柱１２に固定されている。また、タンク１７は、支持部材１６に形成された貫通孔に挿入された状態で支持部材１６に支持されている。支持部材１６およびタンク１７は、貫通孔へのタンク１７の挿入長さを調整することができるように構成されている。つまり、タンク１７は、ヘッド２０に対する相対高さを調整することができるように構成されている。
【0090】
また、支持部材１６は、ステージ１１の中心付近を覆うように配置されている。
【0091】
また、モータ１３は、ステージ１１に支持されており、ステージ１１の中心とＺ軸方向に並ぶように配置されている。
【0092】
シャフト１４の上端部と下端部との間には、グリップ部３３が取り付けられている。グリップ部３３は、シャフト１４の外周面の一部を覆う円筒状の部材である。
【0093】
また、本実施形態において、ヘッド２０が備える圧電素子には、コネクタ３４およびヘッド用ケーブル３５を備える導電部を介して、電力および制御信号が供給される。ヘッド用ケーブル３５は、電源から電力供給を受け、制御部から制御信号を受ける。また、ヘッド用ケーブル３５は、コネクタ３４を介して、電力および制御信号をヘッド２０（具体的には圧電素子）に伝送する。
【0094】
供給配管２１は、第１端部でヘッド２０に接続されており、第２端部でタンク１７に接続されている。回収配管２２は、第１端部でヘッド２０に接続されており、第２端部でポンプ１８に接続されている。また、ヘッド用ケーブル３５は、第１端部でコネクタ３４に接続されており、第２端部で制御部に接続されている。ヘッド用ケーブル３５の第１端部およびコネクタ３４は、シャフト１４とともに回転する回転部分を構成する。また、ヘッド用ケーブル３５の第２端部は、シャフト１４が回転しても回転しない非回転部分を構成する。
【0095】
グリップ部３３には、供給配管２１、回収配管２２およびヘッド用ケーブル３５の第１端部および第２端部以外の一部が巻回されている。グリップ部３３は、供給配管２１、回収配管２２およびヘッド用ケーブル３５を、それらが巻回された状態で保持している。また、供給配管２１、回収配管２２およびヘッド用ケーブル３５の長さは、ヘッド２０が回転軸周りに１回転するのに必要な最短長さとされている。
【0096】
よって、シャフト１４とともにヘッド２０が回転しても、供給配管２１、回収配管２２およびヘッド用ケーブル３５は、弛みすぎることも張りすぎることもなく、液体を循環させたり、電力及び制御信号を伝送したりすることができる。また、供給配管２１および回収配管２２の長さは、必要な最短長さとされているので、管路抵抗も最小化されており、液体をスムーズに循環させることができる。
【0097】
以上のように構成されている本実施形態に係る塗布装置１は、図１７に矢印で示されるようにヘッド２０を半回転毎の往復移動をさせながら、基板９０に液体を塗布する。具体的には、以下のような工程を経て、基板９０に液体が塗布される。
【0098】
まず、図１８に示されるように、ヘッド２０は初期位置にセットされる。
【0099】
続いて、図１９に示されるように、ヘッド２０を初期位置から正方向（例えば平面視で反時計回り）に回転させる。この間、各ノズル３２から液滴９１が吐出され、塗布済み領域９３が形成される。図１９に示される矢印はヘッド２０の回転方向を示している。
【0100】
図２０に示されるように、ヘッド２０が初期位置から正方向に１８０°回転すると、ヘッド２０は停止する。続いて、ヘッド２０を逆方向（例えば平面視で時計回り）に１８０°回転させて、ヘッド２０を初期位置に戻す。図２１には、ヘッド２０が初期位置に戻された状態が示されている。なお、ヘッド２０を逆方向に１８０°回転させて、ヘッド２０を初期位置に戻すときにも液体が塗布されてもよい。
【0101】
【0102】
図２３に示されるように、ヘッド２０が初期位置から逆方向に１８０°回転すると、ヘッド２０は停止する。その後、ヘッド２０は初期位置に戻される。以上で、液体の塗布が完了する。なお、ヘッド２０を初期位置に戻す時にも液体が塗布され、初期位置に戻した時点で液体の塗布が完了してもよい。
【0103】
第２実施形態に係る塗布装置１も、第１実施形態に係る塗布装置１と同様に、圧電素子の作動を制御することにより、例えば図１４、図１５または図１６に示されるような、任意のパターンおよび厚さで基板９０に塗布膜を形成することができる。
【0104】
また、第２実施形態に係る塗布装置１に対しても、第１実施形態に係る塗布装置１と同様に、第１設定工程、第２設定工程および第３設定工程が実施されてもよい。
【0105】
第２実施形態においては、シャフト１４が回転してもタンク１７は回転しないので、タンク１７内に貯留されている液体に遠心力が加わることはない。よって、ヘッド２０内の液体に、タンク１７の回転に伴う圧力変動が伝わることがない。したがって、ヘッド２０内の圧力を安定させることができ、ひいては吐出不良の発生を低減させることができる。
【0106】
また、第２実施形態においては、回転するシャフト１４の内部に配線を配設する必要がないので、塗布装置１を比較的容易に製造することができる。
【0107】
本開示に係る塗布装置は、これまでに説明された各実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることができる。また、各実施形態の具体的な構成を取捨選択することで構成される塗布装置も当然に本開示に含まれる。
【0108】
例えば、第１実施形態に係る塗布装置１において、タンク１７は、支持部材１６に形成された貫通孔に挿入された状態で支持部材１６に支持されていてもよい。つまり、貫通孔へのタンク１７の挿入長さを調整することによって、ヘッド２０に対するタンク１７の相対高さを調整することができるように構成されていてもよい。
【0109】
また、第１実施形態に係る塗布装置１において、ヘッド２０が半回転毎の往復移動するようにシャフト１４を回転させて、基板９０に液体を塗布してもよい。
【0110】
また、第１実施形態に係る塗布装置１において、リング部材２５は、中空のシャフト１４の内面に配置されており、ブラシ部材２４は、シャフト１４の中に挿入された状態で配置されていてもよい。
【0111】
また、第２実施形態に係る塗布装置１において、供給配管２１，回収配管２２およびヘッド用ケーブル３５は、グリップ部３３に巻回される代わりに、シャフト１４の中に配設されていてもよい。
【0112】
本開示について付言すると以下の通りである。
【0113】
本開示に係る塗布装置は、液体が塗布される面に交差する回転軸周りに回転するシャフトと、前記面に向けて前記液体を吐出する少なくとも１つのノズルを有し、前記シャフトに接続されたヘッドと、を備える。
【0114】
よって、液体が塗布された面を回転させて遠心力で液体を拡散させることなく、面に厚さのバラツキが小さい塗布膜を形成することができる。
【0115】
また、本開示に係る塗布装置は、前記シャフトとともに回転する回転部分と、前記シャフトが回転しても回転しない非回転部分とを備える導電部をさらに備えてもよい。
【0116】
このような導電部を備えることで、シャフトが回転しても回転しない位置に配置された電源および制御部から、シャフトとともに回転するヘッドに、確実に電力及び制御信号を伝送することができる。
【0117】
また、前記導電部は、前記回転部分として、前記回転軸が延在する方向に沿って配置された複数の環状接触部を有するリング部材を備え、前記非回転部分として、複数の前記環状接触部にそれぞれ接触する複数のブラシを有するブラシ部材を備えてもよい。
【0118】
導電部をこのように構成することにより、シャフトが回転する間の電力および制御信号の伝送を、途切れさせることなく、確実に行うことができる。また、シャフトおよびヘッドを任意の回転数にわたって回転させ続けることができる。よって、形成された塗布膜の上にさらに液体を速やかに塗布することができる。したがって、任意の厚さの塗布膜を迅速かつ容易に形成することができる。
【0119】
また、前記導電部は、前記回転部分として、前記ヘッドに接続されたケーブルの第１端部を備え、前記非回転部分として、前記ケーブルの第２端部を備えてもよい。
【0120】
導電部をこのように構成することにより、シャフトが回転する間の電力および制御信号の伝送を、途切れさせることなく、確実に行うことができる。
【0121】
また、前記シャフトの外周面に固定されており、前記ケーブルの前記第１端部と前記第２端部との間の一部を保持するグリップ部をさらに備えてもよい。
【0122】
このようなグリップ部でケーブルの一部を保持することにより、シャフトおよびヘッドが回転する間にケーブルが弛みすぎることも張りすぎることも防ぐことができる。また、塗布装置を比較的容易に製造することができる。
【0123】
また、前記ヘッドは、前記液体が前記ヘッド内において前記回転軸から遠い位置から前記回転軸に近い位置に向かって流れるように構成されていてもよい。
【0124】
このような構成により、シャフトおよびヘッドが回転するときにヘッド内の液体に遠心力が加わっても、ヘッド内のノズルが設置されている位置で、遠心力が作用する方向と逆方向に液体を流すことができる。よって、遠心力の影響を相殺し、ノズルからの吐出不良を低減させることができる。
【0125】
また、本開示に係る塗布装置は、前記ヘッドに前記液体を供給する供給配管と、前記ヘッドから前記液体を回収する回収配管と、をさらに備えてもよい。この場合、前記供給配管は、前記回収配管が前記ヘッドに接続される位置よりも、前記回転軸から遠い位置において前記ヘッドに接続されていてもよい。
【0126】
このような構成により、ヘッド内の液体に遠心力が加わっても、より確実に、遠心力が作用する方向と逆方向に液体を流すことができる。
【0127】
また、本開示に係る塗布装置は、前記液体を貯留するタンクと、前記タンクから重力で流下する前記液体を前記ヘッドに供給する供給配管と、前記ヘッドから前記液体を吸い込んで前記タンクに送出するポンプと、前記ヘッドと前記ポンプとを接続する回収配管と、をさらに備え、前記ヘッドは、前記回転軸からの距離が互いに異なる位置に配置された複数の前記ノズルと、複数の前記ノズルに連通する液室と、前記液室内の前記液体を加圧する圧電素子を有し、前記供給配管は、前記回収配管よりも前記回転軸から遠い位置で前記ヘッドに接続されており、複数の前記ノズルは、前記供給配管と前記ヘッドとの接続位置よりも前記回転軸から遠く、かつ、前記回収配管と前記ヘッドとの接続位置よりも前記回転軸に近い位置に位置していてもよい。
【0128】
このような構成により、ヘッド内の液体に遠心力が加わっても、さらにより確実に、遠心力が作用する方向と逆方向に液体を流すことができる。
【0129】
また、本開示に係る塗布装置は、前記タンクを支持する支持部材であって、前記ヘッドに対する前記タンクの相対高さを変更する支持部材、をさらに備えてもよい。
【0130】
ヘッドに対するタンクの相対高さを変更することができるので、ヘッド内の液体の圧力を適切なものにすることができる。
【0131】
また、前記相対高さは、前記シャフトが静止し、かつ、前記圧電素子および前記ポンプが作動していない状態で、前記複数のノズルの少なくとも１つから前記液体が出てくる相対高さに設定されており、前記ポンプの吸込量は、前記シャフトが回転し、かつ、前記圧電素子が作動していない状態で、複数の前記ノズルから前記液体が出てこない吸込量に設定されていてもよい。
【0132】
これらの設定により、液室は、ノズルから意図せず液体が出てくることが無く、かつ、圧電素子が作動して液室内の圧力が変化すると、圧力変動量に応じた大きさの液滴が吐出される状態にすることができる。
【0133】
また、前記シャフトの回転速度をＮ（ｒｐｍ）とし、前記ノズルから前記回転軸までの距離をｒとし、前記ノズルから吐出された液滴が前記面に着弾して形成するドットの直径をｄとした場合、前記圧電素子は前記液滴を、前記ノズルから下記式で示される周波数ｆｎで吐出するように作動してもよい。
ｆ＝ｒ×２π×Ｎ／（６０×ｄ）
ｆ＝ｒ×２π×Ｎ／（６０×ｄ）
【0134】
圧電素子がこのような周波数ｆで作動することにより、隣接するドット同士が重ならず、かつ、ドット間に隙間ができない状態で、液体を塗布することができる。
【0135】
また、本開示に係る塗布方法は、ノズルを有するヘッドを液体が塗布される面に交差する回転軸周りに回転させ、前記ノズルから前記液体を吐出する、ことを含む。
【0136】
よって、液体が塗布された面を回転させて遠心力で液体を拡散させることなく、面に厚さのバラツキが小さい塗布膜を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【0137】
本開示は、半導体ウェハー等の円形基板上にレジストまたは保護膜を形成したり、各種デバイスにパターニングまたは厚みの異なる塗布膜を形成したり、各種物体に装飾を加えたりする用途に広く適用することができる。
【符号の説明】
【0138】
１ 塗布装置
１１ ステージ
１２ 支柱
１３ モータ
１４ シャフト
１５ 上部ブラケット
１６ 支持部材
１７ タンク
１８ ポンプ
１９ 下部ブラケット
２０ ヘッド
２１ 供給配管
２２ 回収配管
２３ リザーブ配管
２４ ブラシ部材
２５ リング部材
２６ 接続端子
２７ ヘッド用配線
２８ ポンプ用配線
２９ 供給流路
３０ 回収流路
３１ 液室
３２ ノズル
３３ グリップ部
３４ コネクタ
３５ ヘッド用ケーブル
９０ 基板
９１ 液滴
９２ ドット
９３ 塗布済み領域
９４ ドット形成予定位置
９５、９５Ａ、９５Ｂ、９５Ｃ、９５Ｄ 塗布膜
９６ 非塗布領域
１１ ステージ
１２ 支柱
１３ モータ
１４ シャフト
１５ 上部ブラケット
１６ 支持部材
１７ タンク
１８ ポンプ
１９ 下部ブラケット
２０ ヘッド
２１ 供給配管
２２ 回収配管
２３ リザーブ配管
２４ ブラシ部材
２５ リング部材
２６ 接続端子
２７ ヘッド用配線
２８ ポンプ用配線
２９ 供給流路
３０ 回収流路
３１ 液室
３２ ノズル
３３ グリップ部
３４ コネクタ
３５ ヘッド用ケーブル
９０ 基板
９１ 液滴
９２ ドット
９３ 塗布済み領域
９４ ドット形成予定位置
９５、９５Ａ、９５Ｂ、９５Ｃ、９５Ｄ 塗布膜
９６ 非塗布領域
【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13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】