低分子インクの吐出量測定方法
【課題】低分子系（概ね１万分子未満）の溶質を用いた場合には、溶媒の乾燥に伴い、基板の平面視で大幅に縮むため、体積の測定が困難になるという課題があった。そこで、高分子系の溶質を低分子の溶質に混合し、縮みを抑えたものを有機ＥＬ素子に用いる方法を取ることが検討されたが、この場合有機ＥＬ素子の性能が低下するという課題があった。
【解決手段】低分子インク３５０の吐出量測定方法として、表面が撥液性を有する高分子膜２０２を備えた基板Ｋに、低分子溶質３５１を含む低分子インク３５０を、インクジェット方式を用いてノズルより前記高分子膜に向けて吐出し、前記高分子膜２０２に前記低分子インク３５０を塗布する工程と、前記低分子インク３５０を乾燥させる工程と、を含む。
【解決手段】低分子インク３５０の吐出量測定方法として、表面が撥液性を有する高分子膜２０２を備えた基板Ｋに、低分子溶質３５１を含む低分子インク３５０を、インクジェット方式を用いてノズルより前記高分子膜に向けて吐出し、前記高分子膜２０２に前記低分子インク３５０を塗布する工程と、前記低分子インク３５０を乾燥させる工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低分子インクの吐出量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置のカラーフィルターや、有機ＥＬ素子を製造する方法として、例えば機能性材料を含む液状体をインクジェット法により複数のノズルから被吐出体に液滴として吐出することで液状体を塗布する方法が知られている。
この場合、吐出量を制御する制御装置の設定と実際の吐出量との対応を取ることが重要な工程となる。
【０００３】
実際の吐出量を調べるためには、高分子系（概ね１万分子以上）の溶質を備えたインクを用いた場合には、例えばガラス基板にインクを吐出／塗布し、溶媒を乾燥させた後、例えば薄膜白色干渉計を用いて溶質の体積を測定する方法が知られている。
【０００４】
また、特許文献１に示すように、顔料を含むインクと、当該インクと反応性を有する処理液を、当該インクと液体状態で接するように重ねて被吐出媒体に付着させることで滲み方を制御する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３２２３４６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、低分子系（概ね１万分子未満）の溶質を用いた場合には、溶媒の乾燥に伴い、基板の平面視で大幅に縮むため、体積の測定が困難になるという課題があった。そこで、高分子系の溶質を低分子の溶質に混合し、縮みを抑えたものを有機ＥＬ素子等に用いる方法を取ることが検討されたが、この場合には有機ＥＬ素子の性能が低下するという課題があった。
また、特許文献１に示される方法では、有機ＥＬ素子やカラーフィルター等を構成するための機能液に対して応用することは極めて困難であり、処理液そのものが有機ＥＬ素子等の性能を大幅に低下させてしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかる低分子インクの吐出量測定方法は、表面が撥液性を有する高分子膜を備えた基板に、低分子溶質を備えた低分子インクを、インクジェット方式を用いてノズルから前記高分子膜に向けて吐出し、前記高分子膜に前記低分子インクを塗布する工程と、前記低分子インクを乾燥させる工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
これによれば、高分子膜を覆う低分子インクのパターンが形成される。基板表面が撥液性を有するため、低分子インクは濡れ広がることなく、表面張力により制限された領域に収まるため、光学的に測定しやすい形状を保つことができる。
［適用例２］上記適用例にかかる低分子インクの吐出量測定方法であって、前記低分子インクを乾燥させる工程は、前記高分子膜と前記低分子インクの少なくとも一部が混合した状態で行うことを特徴とする。
【００１０】
上記した適用例によれば、高分子量の溶質を含む場合、乾燥前後に基板の平面視方向に対して縮む現象（シュリンクとも言う）の発生が抑えられるため、より高い精度で低分子溶質の量を測定することができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例にかかる低分子インクの吐出量測定方法であって、前記低分子インクの乾燥は、１５℃以上１２０℃以下の温度範囲で減圧雰囲気で行うことを特徴とする。
【００１２】
上記した適用例によれば、減圧雰囲気で、１５℃以上の温度を用いることで、低分子インクを実用的な時間範囲で乾燥させることができる。また、１２０℃以下の温度を用いることで、シュリンクの発生をより確実に抑えることができ、測定精度を向上させることができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例にかかる低分子インクの吐出量測定方法であって、前記低分子インクを乾燥させた後、前記低分子溶質が塗布された凸領域の厚みと広さを元に前記低分子溶質の量を測定することを特徴とする。
【００１４】
上記した適用例によれば、低分子溶質の吐出量と吐出条件との関係を把握することができ、吐出量を定量的に調整することが可能となる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例にかかる低分子インクの吐出量測定方法であって、前記ノズルは、吐出ヘッドに複数備えられており、各々の前記ノズルから吐出を行うことで形成された、複数の前記凸領域の厚みと広さをもとに前記低分子溶質の量を測定することを特徴とする。
【００１６】
上記した適用例によれば、各々のノズルからの低分子溶質の吐出量と吐出条件との関係を把握することができ、各々のノズルからの低分子溶質の吐出量を校正し、揃えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】インクジェット方式を用いた液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】吐出ヘッドの構成を示す説明図。
【図３】基板の構成を示す断面図。
【図４】典型的なプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図。
【図５】走査型白色干渉計の模式断面図。
【図６】（ａ）は基板に対して吐出された状態（未乾燥）の状態での低分子インクの平面形状を示す平面図、（ｂ）は、乾燥後の低分子溶質の形状を示す平面図、（ｃ）はその３次元プロットを示す斜視図、（ｄ）は、乾燥後の混合膜の断面形状を示す模式断面図。
【図７】（ａ）は吐出後（乾燥前）の低分子インク形状、（ｂ）は乾燥後の低分子溶質の形状を示す平面図、（ｃ）はその３次元プロットを示す斜視図。
【図８】（ａ）は吐出後（乾燥前）の高分子インクの平面形状、図８（ｂ）は乾燥後の高分子溶質の平面形状、（ｃ）はその３次元プロットを示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
（液滴吐出装置の概要）
図１はインクジェット方式を用いた液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。
液滴吐出装置１００は、液状体１０を吐出する吐出部が設けられた吐出ヘッド５０から、吐出対象物としての基板Ｋに吐出して、文字、図柄、画像、パターン、配線等を描画する装置である。
液滴吐出装置１００は、直線状に設けられた一対のガイドレール１０１と、ガイドレール１０１に設けられたエアースライダーとリニアモーター（図示せず）により一つの直線軸方向（本実施形態ではＹ軸方向とする）に移動する移動台１０３を備えている。移動台１０３上には、基板Ｋを載置するための載置テーブル１０５が設けられている。基板Ｋは、載置テーブル１０５に吸着固定されるように構成されている。ここで、「上」とは、ガイドレール１０１からガイドレール１０２に向かう方向として定義する。そして、「下」とは「上」の反対方向を指すものとして定義する。
【００１９】
載置テーブル１０５に対して移動台１０３と反対側の方向には、所定の距離をおいて一対のガイドレール１０２が設けられている。ガイドレール１０２はガイドレール１０１と直交する直線軸方向（本実施形態ではＸ軸方向とする）に延在するように設けられている。
そして、液滴吐出装置１００には、この一対のガイドレール１０２に沿って移動するキャリッジ１２０が備えられている。このキャリッジ１２０は、その両側にキャリッジ１２０と一体若しくは別体でキャリッジ移動台１１２が設けられ、ガイドレール１０２に設けられたエアースライダーとリニアモーター（いずれも図示せず）により、Ｘ軸方向に沿って移動可能に構成されている。
【００２０】
キャリッジ１２０には、その下方向側に所定の配列方向を呈するように設けられた複数の吐出部と、吐出部毎に液状体１０（図２参照）を吐出する吐出ヘッド５０が備えられている。そして、図示しない液状体供給手段からキャリッジ１２０に供給された液状体１０は、キャリッジ１２０内に形成された流路を経由して吐出ヘッド５０に供給され、吐出ヘッド５０内に一旦蓄積され、吐出部から液滴として吐出する。
【００２１】
また、液滴吐出装置１００には、ガイドレール１０２の端部付近に吐出ヘッド５０のメンテナンスユニットとして、吐出ヘッド５０をメンテナンスするキャッピング装置１３０およびワイピング装置１５０を備えている。
キャッピング装置１３０は、凹部が形成されたホルダー１３２に弾性部材を含むキャッピング部材１３１がはめ込まれている。キャッピング装置１３０は、この凹部内を吸引する吸引機構を備えている。また、ホルダー１３２が昇降（上下移動）可能に構成され、吐出ヘッド５０まで移動可能に構成されている。
ワイピング装置１５０には、二つの回転ローラー１５１と、その間に配置された受け台１５４を備えている。回転ローラー１５１の間には布状のワイプ材１５５が配置され、ワイプ材１５５を間欠送りできる機構を備えている。そして、ワイピング装置１５０は、昇降可能に構成され、吐出ヘッド５０の近傍まで移動して、吐出ヘッド５０とワイプ材１５５とが接触可能に構成されている。
【００２２】
移動台１０３のＹ軸方向の移動、キャリッジ１２０に設けられたキャリッジ移動台１１２のＸ軸方向の移動、および吐出ヘッド５０に形成された吐出機構の駆動制御は、制御部１４０によって行われる。同様に、キャッピング装置１３０の吸引および昇降制御、ワイピング装置１５０のワイプ材送りおよび昇降制御は制御部１４０によって行われる。制御部１４０は、コンピューターにより所定のプログラムに基づいてこれらの処理を実行する。
【００２３】
次に、吐出ヘッド５０について説明する。図２は、吐出ヘッドの構成を示す説明図である。例えば有機ＥＬ素子では赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色が主に用いられるが、本実施形態では、どの色についても同様な構成を備え、同様な処理が為される。そのため、以下の実施形態では、赤（Ｒ）を代表して説明を続ける。
なお、以下の説明は、カラープリンターや、モノクロプリンター、カラーフィルター製造装置等に対しても同様に対応できる。
【００２４】
吐出ヘッド５０には、複数のノズルＮが副走査方向に沿って並ぶノズルアレー２１が形成されている。本実施形態では、ノズルアレー２１は、６０個のノズルＮが所定のピッチ（例えば、１インチ当たり１８０個のピッチ）でライン状に並んだ構成を有している。
【００２５】
吐出ヘッド５０内には、各ノズルＮにそれぞれ連通する図示しない液室（以下、キャビティと呼ぶ）が形成されており、液状体１０が内蔵されている。各キャビティには、その可動壁を駆動して容積を可変するための図示せぬ圧電素子が配設されている。そして、圧電素子に電気信号を供給してキャビティ内の液体の圧力を制御することにより、ノズルＮから液滴を吐出させることが可能となっている。また、圧電素子以外にも、気泡を形成する方法や、静電気力を制御する方法を用いてキャビティ内の液体の圧力を制御しても良い。
【００２６】
（基板の構成）
図３は、基板の構成を示す断面図である。基板Ｋは、支持基板２０１と、高分子膜２０２を含んでいる。
支持基板２０１は、例えばガラスを用いることができる。高分子膜２０２は、例えばポリマー系の物質として、概ね分子数が１万以上の物質を用いることができる。いくつか例を挙げれば、高分子膜２０２の材料としてはポリビニールカルバゾールや、ポリフルオレン、ポリパラフェニレン等を用いることができる。以下、高分子膜２０２としてポリビニールカルバゾールを例として用いた場合について説明を続ける。
高分子膜２０２は、ポリビニールカルバゾールを例えばシクロヘキシルベンゼンを溶媒とし、液体としたものを、スピンコート法等を用いて支持基板２０１に塗布／乾燥させたものである。典型的な厚みとしては、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の値をとる。
ここで、スピンコート法を用いて塗布／乾燥した状態では、撥液性が十分には得られないため、プラズマ処理を行うことが好適である。これにより、基板Ｋは表面が撥液性を有する高分子膜２０２を備えたものとなる。
（プラズマ処理装置）
図４は、典型的なプラズマ処理装置として好適に用いられるＩＣＰプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図である。ＩＣＰプラズマ処理装置２５０は、基板Ｋを搬送する搬送系２５１、ゲートバルブ２５２、処理室２５３、対向電極２５４、基板支持部２５５、結合コンデンサー２５６、ＡＣバイアス電源２５７、アンテナ２５８、ガス供給系２５９、ガス排気系２６０、ＲＦ電源２６１、予備排気系２６２、予備排気室２６３を含み、基板Ｋを処理する。
【００２７】
搬送系２５１は、基板Ｋを大気中から、処理室２５３へと搬送する機能を有している。ゲートバルブ２５２は、大気と処理室２５３との間を気密封止し、基板Ｋを処理室２５３に挿入／排出する場合に開放される。予備排気室２６３は、基板Ｋを大気中から搬送した際に入る大気を予備排気系２６２より排出し、予備排気室２６３から処理室２５３への大気の混入を抑制する機能を果たしている。
【００２８】
アンテナ２５８は、処理室２５３内で、ガス供給系２５９から供給されるプロセスガスを励起し、誘導結合によりプラズマを発生させる機能を有している。そして、ガス供給系２５９は、図示せぬガス流量コントローラーから供給されるプロセスガスを処理室２５３に導入する機能を有している。ガス排気系２６０は、図示せぬターボ分子ポンプや圧力制御機構により、処理室２５３内の圧力を制御している。
【００２９】
ＲＦ電源２６１は、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力をアンテナ２５８に供給することで、処理室２５３内でのプラズマを発生、維持するためのエネルギーを供給している。
【００３０】
ＡＣバイアス電源２５７は、結合コンデンサー２５６を介して、対向電極２５４と基板Ｋとの間にＤＣバイアスを発生させ、プラズマの励起状態の制御を行っている。結合コンデンサー２５６は、ＡＣバイアス電源２５７からの高周波電力を受けて、プラズマ中に発生するＤＣ電位を保持する機能を有している。
【００３１】
図中、アンテナ２５８として２ターンの構成を有するものを用いているが、これは１ターン型のものや、多ターン型のものを用いても良い。また、ここではＩＣＰプラズマ処理装置２５０について説明したが、これはＥＣＲ（電子サイクロトロンスピン共鳴）プラズマ処理装置や、ＨＷＰ（ヘリコン波励起プラズマ）処理装置等、プラズマ励起エネルギーとプラズマ引き込みエネルギーとを独立して扱えるプラズマ処理装置を用いても良い。
【００３２】
このようなプラズマ処理装置を用いて、例えばポリビニールカルバゾールを高分子膜２０２として用いた場合には、プロセスガスしてＣＦ4、プラズマ出力７００Ｗ、処理時間０．２秒程度の表面処理をすることで、高分子膜２０２（図３参照）を撥液化することができる。
【００３３】
（測定装置）
図５は、測定装置として好適な走査型白色干渉計の模式断面図である。走査型白色干渉計とは、可干渉性の少ない白色光を光源として、ミラウ型（ａ）やマイケルソン型（ｂ）等の等光路干渉計を利用し、測定面に対応する等光路位置（干渉強度が最大になる位置）を、干渉計対物レンズを垂直走査（スキャン）して見つける装置である。
走査型白色干渉計３００は、干渉計対物光学系３０１、光源３０２、ビームスプリッター３０３、ＣＣＤカメラ３０４、試料ステージ３０５、垂直走査系３０６、ビームスプリッター３０７、参照ミラー３０８と、を備える。ここで、光が伝わる経路として、太線の矢印を用い、機械的可動部については通常の矢印を用いて記載している。なお、ミラウ型（ａ）やマイケルソン型（ｂ）の説明においては、光路が複雑であるため、細めの矢印を用いている。
光源３０２より射出された光は、ビームスプリッター３０３で分割され、その一部が干渉計対物光学系３０１に射出される。そして、干渉計対物光学系３０１内部のビームスプリッター３０７により分割され、基板Ｋと参照ミラー３０８とに分かれて射出される。
そして、基板Ｋで反射された光と参照ミラー３０８で反射した光が、再び干渉計対物光学系３０１内部で合成され、ビームスプリッター３０３を透過し、ＣＣＤカメラ３０４により電気信号に変換される。
白色干渉計強度の波形は、複数からなる単色波長の干渉パターンの合成波であり、各干渉パターンが同じ位相となるポイントで最大の光強度をとる。このポイントは、基板Ｋに対する光路長（段差）により、変動する。ここで、垂直走査系３０６により、干渉計対物光学系３０１を基板Ｋの法線方向に動かすことで、このポイントを検出できるので、基板Ｋにおける厚み方向の情報（段差情報）が得られる。
そして基板Ｋを、基板Ｋの平面方向に対して試料ステージ３０５により走査することで、厚み方向の情報を広い範囲に対して得ることができる。即ち、基板Ｋの段差情報を３次元量として得ることができるので、基板Ｋに吐出された物質の体積や形状を抽出することが可能となる。
【００３４】
（低分子インク、低分子溶質の形状）
以下、図６を参照して低分子インク３５０の吐出後の形状と低分子溶質３５１（低分子インクを乾燥させた状態）の形状について説明する。
低分子インク３５０は、液滴吐出装置１００（図１参照）を用いて、ノズルアレー２１に属する複数のノズルＮ（図２参照）から基板Ｋ（図３参照）の、表面が撥液化された高分子膜２０２に対して吐出されている。ここでは、種々のノズルＮの駆動条件として、駆動電力が等しくなるよう設定しているが、これは駆動電力の値が各々異なっていても良い。また、例えば一つだけのノズルＮのみを駆動させるように、吐出するノズルＮを選択しても良い。
図６（ａ）は基板に対して吐出された状態（未乾燥）の状態での低分子インクの形状、図６（ｂ）は、乾燥後の低分子溶質の形状を示す平面図、図６（ｃ）は、その３次元プロットを示す斜視図、図６（ｄ）は、乾燥後の混合膜の断面形状を示す模式断面図である。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）から読み取れるように、混合膜３５２の形状は乾燥に対して安定しているため、この形状を、上記した走査型白色干渉計３００（図５参照）により測定することができる。
低分子インク３５０は、低分子溶質３５１を溶媒中に溶解／分散させたものである。低分子溶質３５１とは、概ね分子数が１万未満のものを指し、例えばＡｌｑ３やＢｅＢｑ２，Ｚｎｑ２に代表されるものである。また、低分子溶質３５１は高分子溶質４１０と比べ、分子数の分布が急峻であるという特性を備えている。換言すれば、低分子溶質３５１は高分子溶質４１０と比べ組成の揃った物質で構成されているといえる。
低分子インク３５０の溶媒としては、シクロヘキシルベンゼンや、シクロドデセン、テルピネオール等を用いることができる。本実施形態では低分子溶質３５１としてＡｌｑ３、溶媒としてシクロヘキシルベンゼンを用いた場合について説明を続ける。低分子溶質３５１の比率は特に限定されないが、ここでは１ｗｔ％程度にした場合について説明を続ける。
【００３５】
基板Ｋに吐出された低分子インク３５０の平面形状はほぼ円形で、間隔も揃っている。そして、乾燥により形成された低分子溶質３５１と高分子膜２０２との混合膜３５２（低分子溶質３５１の形状と概ね同じ）の形状もほぼ円形で、間隔も揃っている。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）から読み取れるように、混合膜３５２の形状は測定しやすい形状を保っており、体積の測定を正確に行うことができる。
支持基板２０１を覆う高分子膜２０２は一部溶解され、低分子溶質３５１と混合し混合膜３５２を構成する。混合膜３５２は高分子膜２０２を構成する高分子溶質４１０を含むため、乾燥を行っても収縮せず、容易に体積の測定が可能な形状を保つこととなる。
ここで、低分子インク３５０を乾燥させる場合には、高分子膜２０２の一部が溶解するなどして、低分子インク３５０中に導入されていることが、乾燥後の低分子溶質３５１の収縮を避けるには好ましい。この場合、例えば低分子インク３５０の溶媒が高分子膜２０２を溶解する性質を持っていることが好ましい。
【００３６】
また、乾燥にあたっては、１５℃以上１２０℃以下の温度範囲を用い、減圧雰囲気で行うことが好ましい。１５℃以上の温度を用いることで、低分子インク３５０を実用的な時間範囲で乾燥させることができる。また、１２０℃以下の温度を用いることで、基板Ｋの平面方向での縮みの発生をより確実に抑えることができ、体積の測定精度を向上させることができる。典型的な乾燥条件としては、１０Ｐａ程度の減圧雰囲気において、２５℃程度（室温）で２０分程度の時間乾燥を行う条件を例示することができる。
【００３７】
ここで、ノズルアレー２１を構成するノズルＮ（図２参照）は、吐出ヘッド５０に複数備えられており、吐出条件を揃えて各々のノズルＮから低分子インク３５０の吐出を行い、乾燥させた後、混合膜３５２による複数の凸領域の厚みと広さをもとに低分子溶質３５１の体積を測定することで、各々のノズルＮからの吐出量のばらつきを求めることができるようになる。
低分子溶質３５１と高分子膜２０２が混合することで得られた混合膜３５２の膜厚から元にあった高分子膜２０２の厚さを引けば、低分子溶質３５１のみの膜厚を求めることができる。即ち、凸領域の厚みが低分子溶質３５１の厚みとなる。この凸領域の厚みや広さは上記した走査型白色干渉計３００により容易に求めることができ、これを元に凸領域の体積が求められる。このようにして求められた体積を元に、ばらつきの補正を行うことで、ノズルアレー２１を構成するノズルＮの吐出量を揃えることができ、より均一性の高い吐出を行わせることができる。
【００３８】
（比較例１）
以下、比較例１として、低分子インク３５０（前述した低分子インクと同じインク）をガラス基板３６０に吐出し、乾燥させた例について説明する。図７（ａ）は吐出後（乾燥前）の低分子インク形状、図７（ｂ）は乾燥後の低分子溶質の形状を示す平面図、図７（ｃ）は、はその３次元プロットを示す斜視図である。なお、ガラス基板３６０の表面には上記したＩＣＰプラズマ処理装置２５０を用いて撥液性を与えている。
吐出後の低分子インク３５０は、前記した形状とほぼ同じであるが、減圧乾燥した後は、大幅に低分子溶質を３５１による凸領域の面積が減る。また、減圧乾燥後の低分子溶質３５１により生じる凸領域の位置は、規則性を失っている。そのため、図７（ｃ）に示すように低分子溶質３５１の裾の部分が検出できなくなっており、凸領域の厚みを精密に測定することが困難となり、体積の測定ができなくなることがわかる。
【００３９】
（比較例２）
以下、比較例２として、高分子インク４００をガラス基板３６０に吐出し、乾燥させた例について説明する。図８（ａ）は吐出後（乾燥前）の高分子インクの平面形状、図８（ｂ）は乾燥後の高分子溶質の平面形状、図８（ｃ）はその３次元プロットを示す斜視図である。なお、ガラス基板３６０の表面には上記したＩＣＰプラズマ処理装置２５０を用いて撥液性を与えている。
高分子インク４００としては、分子数が概ね１万以上のポリビニールカルバゾールや、ポリフルオレン、ポリパラフェニレン等を溶質とし、シクロヘキシルベンゼンや、シクロドデセン、テルピネオール等を溶媒として用いたものを用いることができる。この比較例では、ポリビニールカルバゾールを高分子溶質４１０としてシクロヘキシルベンゼンに１ｗｔ％程度で溶解させたものを用いている。
吐出後の高分子インク４００は、前記した形状とほぼ同じである。また、減圧乾燥した後も、平面的な高分子溶質４１０の形状は吐出後の高分子インク４００の形状とほぼ同じである。そのため、図８（ｃ）に示すように高分子溶質４１０による凸領域の厚みを精密に測定することができ、体積の測定が容易に行えることがわかる。
【００４０】
（比較例３）
以下、比較例３について説明する。上記した２つの比較例を合わせて考察すると、高分子の溶質を混合することで、低分子インク３５０の乾燥後の形状を制御できることが予想される。実際に高分子溶質４１０を低分子インク３５０に混合した混合インクの乾燥後の形状は図８（ｂ）とほぼ同一の形状を示すことが確認できているが、高分子の溶質を低分子インク３５０に混合した場合、当然低分子インク３５０を乾燥して得られた低分子溶質３５１と異なる特性を示すため、特性的に不利となる。
上記した比較例から、低分子インク３５０のみを吐出させながら、高分子膜２０２を構成する高分子溶質４１０の供給を受けられる状態として、基板に高分子溶質４１０を塗布しておけば、吐出直後の形状を保てる可能性があるものとして考察されたものである。
【００４１】
本実施形態における低分子インク３５０の吐出量測定方法は、以下の効果を奏する。
【００４２】
図３に示すように、支持基板２０１に高分子膜２０２を、スピンコート法を用いて形成することで、高分子膜２０２の膜厚均一性が高い高分子膜２０２を得ることができる。
【００４３】
図４に示すＩＣＰプラズマ処理装置２５０は、アンテナ２５８の形状を最適化することでプラズマ密度の均一性を高くできるため、高分子膜２０２の撥液処理を均一性高く行うことができる。
【００４４】
図４に示すＩＣＰプラズマ処理装置２５０を用いたプラズマ処理により高分子膜２０２の表面を撥液化するため、シランカップリング剤等の物質を用いる必要が無く、高分子膜２０２を清浄な状態に保つことができる。
【００４５】
図４に示すＩＣＰプラズマ処理装置２５０を用いたプラズマ処理により高分子膜２０２の表面を撥液化するため、低分子インク３５０が濡れ広がることなく、表面張力により低分子インク３５０が収縮するため、低分子インク３５０の液滴を狭い領域に局在させることができ、位置分解能を向上させることが可能となる。
【００４６】
図５に示す走査型白色干渉計３００を用いることで非接触・非破壊で三次元測定が可能となる。また５０μｍ〜４ｍｍ程度の広い視野と０．１ｎｍ程度の高い垂直分解能を持っているので基板Ｋに形成された、高分子膜２０２と低分子溶質３５１とが混合した混合膜３５２による凸領域の厚さ、およびこの厚さを用いて計算された凸領域の体積を測定することができる。
【００４７】
図５に示す走査型白色干渉計３００に基板Ｋの平面方向に可動する試料ステージ３０５を設けることで、広い範囲で混合膜３５２による凸領域の体積を測定することができる。
【００４８】
図３に示す高分子膜２０２を備えた基板Ｋに低分子インク３５０を吐出するため、高分子膜２０２が低分子インク３５０と混合する。そのため、低分子インク３５０を乾燥させた場合に生じる低分子溶質３５１の基板Ｋの平面方向に生じる縮みを防ぐことができる（比較例３参照）。
【００４９】
低分子インク３５０の乾燥を１５℃以上１２０℃以下の温度範囲で減圧雰囲気で行うことで、低分子インク３５０を実用的な時間範囲で乾燥させ、かつ基板Ｋの平面方向での低分子溶質３５１（混合膜３５２）の縮みの発生をより確実に抑えることができ、体積の測定精度を向上させることができる。
【００５０】
図２に示すように、ノズルアレー２１を構成するノズルＮは、吐出ヘッド５０に複数備えられている。このノズルアレー２１から揃えた駆動条件で吐出された低分子溶質３５１の体積を求めることで、より均一性の高い吐出を行わせることができる。
【００５１】
低分子インク３５０に高分子の溶質を加えた混合インクを用いることで、基板Ｋの平面方向での縮みを抑える方法と比べ、高分子の溶質というパラメーターを増やすことなく低分子溶質３５１のみを用いた膜を形成することが可能となる。
【００５２】
低分子インク３５０に高分子の溶質を加えてノズルアレー２１を構成するノズルＮは、吐出ヘッド５０に複数備えられている。このノズルアレー２１から揃えた駆動条件で低分子インク３５０に高分子の溶質を加えたものを吐出させ、低分子溶質３５１の体積を類推する場合と比べ、より精密に低分子溶質３５１の体積を求めることができる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｋ…基板、Ｎ…ノズル、１０…液状体、２１…ノズルアレー、５０…吐出ヘッド、１００…液滴吐出装置、１０１…ガイドレール、１０２…ガイドレール、１０３…移動台、１０５…載置テーブル、１１２…キャリッジ移動台、１２０…キャリッジ、１３０…キャッピング装置、１３１…キャッピング部材、１３２…ホルダー、１４０…制御部、１５０…ワイピング装置、１５１…回転ローラー、１５４…受け台、１５５…ワイプ材、２０１…支持基板、２０２…高分子膜、２５０…ＩＣＰプラズマ処理装置、２５１…搬送系、２５２…ゲートバルブ、２５３…処理室、２５４…対向電極、２５５…基板支持部、２５６…結合コンデンサー、２５７…ＡＣバイアス電源、２５８…アンテナ、２５９…ガス供給系、２６０…ガス排気系、２６１…ＲＦ電源、２６２…予備排気系、２６３…予備排気室、３００…走査型白色干渉計、３０１…干渉計対物光学系、３０２…光源、３０３…ビームスプリッター、３０４…ＣＣＤカメラ、３０５…試料ステージ、３０６…垂直走査系、３０７…ビームスプリッター、３０８…参照ミラー、３５０…低分子インク、３５１…低分子溶質、３５２…混合膜、３６０…ガラス基板、４００…高分子インク、４１０…高分子溶質。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低分子インクの吐出量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置のカラーフィルターや、有機ＥＬ素子を製造する方法として、例えば機能性材料を含む液状体をインクジェット法により複数のノズルから被吐出体に液滴として吐出することで液状体を塗布する方法が知られている。
この場合、吐出量を制御する制御装置の設定と実際の吐出量との対応を取ることが重要な工程となる。
【０００３】
実際の吐出量を調べるためには、高分子系（概ね１万分子以上）の溶質を備えたインクを用いた場合には、例えばガラス基板にインクを吐出／塗布し、溶媒を乾燥させた後、例えば薄膜白色干渉計を用いて溶質の体積を測定する方法が知られている。
【０００４】
また、特許文献１に示すように、顔料を含むインクと、当該インクと反応性を有する処理液を、当該インクと液体状態で接するように重ねて被吐出媒体に付着させることで滲み方を制御する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３２２３４６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、低分子系（概ね１万分子未満）の溶質を用いた場合には、溶媒の乾燥に伴い、基板の平面視で大幅に縮むため、体積の測定が困難になるという課題があった。そこで、高分子系の溶質を低分子の溶質に混合し、縮みを抑えたものを有機ＥＬ素子等に用いる方法を取ることが検討されたが、この場合には有機ＥＬ素子の性能が低下するという課題があった。
また、特許文献１に示される方法では、有機ＥＬ素子やカラーフィルター等を構成するための機能液に対して応用することは極めて困難であり、処理液そのものが有機ＥＬ素子等の性能を大幅に低下させてしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかる低分子インクの吐出量測定方法は、表面が撥液性を有する高分子膜を備えた基板に、低分子溶質を備えた低分子インクを、インクジェット方式を用いてノズルから前記高分子膜に向けて吐出し、前記高分子膜に前記低分子インクを塗布する工程と、前記低分子インクを乾燥させる工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
これによれば、高分子膜を覆う低分子インクのパターンが形成される。基板表面が撥液性を有するため、低分子インクは濡れ広がることなく、表面張力により制限された領域に収まるため、光学的に測定しやすい形状を保つことができる。
［適用例２］上記適用例にかかる低分子インクの吐出量測定方法であって、前記低分子インクを乾燥させる工程は、前記高分子膜と前記低分子インクの少なくとも一部が混合した状態で行うことを特徴とする。
【００１０】
上記した適用例によれば、高分子量の溶質を含む場合、乾燥前後に基板の平面視方向に対して縮む現象（シュリンクとも言う）の発生が抑えられるため、より高い精度で低分子溶質の量を測定することができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例にかかる低分子インクの吐出量測定方法であって、前記低分子インクの乾燥は、１５℃以上１２０℃以下の温度範囲で減圧雰囲気で行うことを特徴とする。
【００１２】
上記した適用例によれば、減圧雰囲気で、１５℃以上の温度を用いることで、低分子インクを実用的な時間範囲で乾燥させることができる。また、１２０℃以下の温度を用いることで、シュリンクの発生をより確実に抑えることができ、測定精度を向上させることができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例にかかる低分子インクの吐出量測定方法であって、前記低分子インクを乾燥させた後、前記低分子溶質が塗布された凸領域の厚みと広さを元に前記低分子溶質の量を測定することを特徴とする。
【００１４】
上記した適用例によれば、低分子溶質の吐出量と吐出条件との関係を把握することができ、吐出量を定量的に調整することが可能となる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例にかかる低分子インクの吐出量測定方法であって、前記ノズルは、吐出ヘッドに複数備えられており、各々の前記ノズルから吐出を行うことで形成された、複数の前記凸領域の厚みと広さをもとに前記低分子溶質の量を測定することを特徴とする。
【００１６】
上記した適用例によれば、各々のノズルからの低分子溶質の吐出量と吐出条件との関係を把握することができ、各々のノズルからの低分子溶質の吐出量を校正し、揃えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】インクジェット方式を用いた液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】吐出ヘッドの構成を示す説明図。
【図３】基板の構成を示す断面図。
【図４】典型的なプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図。
【図５】走査型白色干渉計の模式断面図。
【図６】（ａ）は基板に対して吐出された状態（未乾燥）の状態での低分子インクの平面形状を示す平面図、（ｂ）は、乾燥後の低分子溶質の形状を示す平面図、（ｃ）はその３次元プロットを示す斜視図、（ｄ）は、乾燥後の混合膜の断面形状を示す模式断面図。
【図７】（ａ）は吐出後（乾燥前）の低分子インク形状、（ｂ）は乾燥後の低分子溶質の形状を示す平面図、（ｃ）はその３次元プロットを示す斜視図。
【図８】（ａ）は吐出後（乾燥前）の高分子インクの平面形状、図８（ｂ）は乾燥後の高分子溶質の平面形状、（ｃ）はその３次元プロットを示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
（液滴吐出装置の概要）
図１はインクジェット方式を用いた液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。
液滴吐出装置１００は、液状体１０を吐出する吐出部が設けられた吐出ヘッド５０から、吐出対象物としての基板Ｋに吐出して、文字、図柄、画像、パターン、配線等を描画する装置である。
液滴吐出装置１００は、直線状に設けられた一対のガイドレール１０１と、ガイドレール１０１に設けられたエアースライダーとリニアモーター（図示せず）により一つの直線軸方向（本実施形態ではＹ軸方向とする）に移動する移動台１０３を備えている。移動台１０３上には、基板Ｋを載置するための載置テーブル１０５が設けられている。基板Ｋは、載置テーブル１０５に吸着固定されるように構成されている。ここで、「上」とは、ガイドレール１０１からガイドレール１０２に向かう方向として定義する。そして、「下」とは「上」の反対方向を指すものとして定義する。
【００１９】
載置テーブル１０５に対して移動台１０３と反対側の方向には、所定の距離をおいて一対のガイドレール１０２が設けられている。ガイドレール１０２はガイドレール１０１と直交する直線軸方向（本実施形態ではＸ軸方向とする）に延在するように設けられている。
そして、液滴吐出装置１００には、この一対のガイドレール１０２に沿って移動するキャリッジ１２０が備えられている。このキャリッジ１２０は、その両側にキャリッジ１２０と一体若しくは別体でキャリッジ移動台１１２が設けられ、ガイドレール１０２に設けられたエアースライダーとリニアモーター（いずれも図示せず）により、Ｘ軸方向に沿って移動可能に構成されている。
【００２０】
キャリッジ１２０には、その下方向側に所定の配列方向を呈するように設けられた複数の吐出部と、吐出部毎に液状体１０（図２参照）を吐出する吐出ヘッド５０が備えられている。そして、図示しない液状体供給手段からキャリッジ１２０に供給された液状体１０は、キャリッジ１２０内に形成された流路を経由して吐出ヘッド５０に供給され、吐出ヘッド５０内に一旦蓄積され、吐出部から液滴として吐出する。
【００２１】
また、液滴吐出装置１００には、ガイドレール１０２の端部付近に吐出ヘッド５０のメンテナンスユニットとして、吐出ヘッド５０をメンテナンスするキャッピング装置１３０およびワイピング装置１５０を備えている。
キャッピング装置１３０は、凹部が形成されたホルダー１３２に弾性部材を含むキャッピング部材１３１がはめ込まれている。キャッピング装置１３０は、この凹部内を吸引する吸引機構を備えている。また、ホルダー１３２が昇降（上下移動）可能に構成され、吐出ヘッド５０まで移動可能に構成されている。
ワイピング装置１５０には、二つの回転ローラー１５１と、その間に配置された受け台１５４を備えている。回転ローラー１５１の間には布状のワイプ材１５５が配置され、ワイプ材１５５を間欠送りできる機構を備えている。そして、ワイピング装置１５０は、昇降可能に構成され、吐出ヘッド５０の近傍まで移動して、吐出ヘッド５０とワイプ材１５５とが接触可能に構成されている。
【００２２】
移動台１０３のＹ軸方向の移動、キャリッジ１２０に設けられたキャリッジ移動台１１２のＸ軸方向の移動、および吐出ヘッド５０に形成された吐出機構の駆動制御は、制御部１４０によって行われる。同様に、キャッピング装置１３０の吸引および昇降制御、ワイピング装置１５０のワイプ材送りおよび昇降制御は制御部１４０によって行われる。制御部１４０は、コンピューターにより所定のプログラムに基づいてこれらの処理を実行する。
【００２３】
次に、吐出ヘッド５０について説明する。図２は、吐出ヘッドの構成を示す説明図である。例えば有機ＥＬ素子では赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色が主に用いられるが、本実施形態では、どの色についても同様な構成を備え、同様な処理が為される。そのため、以下の実施形態では、赤（Ｒ）を代表して説明を続ける。
なお、以下の説明は、カラープリンターや、モノクロプリンター、カラーフィルター製造装置等に対しても同様に対応できる。
【００２４】
吐出ヘッド５０には、複数のノズルＮが副走査方向に沿って並ぶノズルアレー２１が形成されている。本実施形態では、ノズルアレー２１は、６０個のノズルＮが所定のピッチ（例えば、１インチ当たり１８０個のピッチ）でライン状に並んだ構成を有している。
【００２５】
吐出ヘッド５０内には、各ノズルＮにそれぞれ連通する図示しない液室（以下、キャビティと呼ぶ）が形成されており、液状体１０が内蔵されている。各キャビティには、その可動壁を駆動して容積を可変するための図示せぬ圧電素子が配設されている。そして、圧電素子に電気信号を供給してキャビティ内の液体の圧力を制御することにより、ノズルＮから液滴を吐出させることが可能となっている。また、圧電素子以外にも、気泡を形成する方法や、静電気力を制御する方法を用いてキャビティ内の液体の圧力を制御しても良い。
【００２６】
（基板の構成）
図３は、基板の構成を示す断面図である。基板Ｋは、支持基板２０１と、高分子膜２０２を含んでいる。
支持基板２０１は、例えばガラスを用いることができる。高分子膜２０２は、例えばポリマー系の物質として、概ね分子数が１万以上の物質を用いることができる。いくつか例を挙げれば、高分子膜２０２の材料としてはポリビニールカルバゾールや、ポリフルオレン、ポリパラフェニレン等を用いることができる。以下、高分子膜２０２としてポリビニールカルバゾールを例として用いた場合について説明を続ける。
高分子膜２０２は、ポリビニールカルバゾールを例えばシクロヘキシルベンゼンを溶媒とし、液体としたものを、スピンコート法等を用いて支持基板２０１に塗布／乾燥させたものである。典型的な厚みとしては、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の値をとる。
ここで、スピンコート法を用いて塗布／乾燥した状態では、撥液性が十分には得られないため、プラズマ処理を行うことが好適である。これにより、基板Ｋは表面が撥液性を有する高分子膜２０２を備えたものとなる。
（プラズマ処理装置）
図４は、典型的なプラズマ処理装置として好適に用いられるＩＣＰプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図である。ＩＣＰプラズマ処理装置２５０は、基板Ｋを搬送する搬送系２５１、ゲートバルブ２５２、処理室２５３、対向電極２５４、基板支持部２５５、結合コンデンサー２５６、ＡＣバイアス電源２５７、アンテナ２５８、ガス供給系２５９、ガス排気系２６０、ＲＦ電源２６１、予備排気系２６２、予備排気室２６３を含み、基板Ｋを処理する。
【００２７】
搬送系２５１は、基板Ｋを大気中から、処理室２５３へと搬送する機能を有している。ゲートバルブ２５２は、大気と処理室２５３との間を気密封止し、基板Ｋを処理室２５３に挿入／排出する場合に開放される。予備排気室２６３は、基板Ｋを大気中から搬送した際に入る大気を予備排気系２６２より排出し、予備排気室２６３から処理室２５３への大気の混入を抑制する機能を果たしている。
【００２８】
アンテナ２５８は、処理室２５３内で、ガス供給系２５９から供給されるプロセスガスを励起し、誘導結合によりプラズマを発生させる機能を有している。そして、ガス供給系２５９は、図示せぬガス流量コントローラーから供給されるプロセスガスを処理室２５３に導入する機能を有している。ガス排気系２６０は、図示せぬターボ分子ポンプや圧力制御機構により、処理室２５３内の圧力を制御している。
【００２９】
ＲＦ電源２６１は、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力をアンテナ２５８に供給することで、処理室２５３内でのプラズマを発生、維持するためのエネルギーを供給している。
【００３０】
ＡＣバイアス電源２５７は、結合コンデンサー２５６を介して、対向電極２５４と基板Ｋとの間にＤＣバイアスを発生させ、プラズマの励起状態の制御を行っている。結合コンデンサー２５６は、ＡＣバイアス電源２５７からの高周波電力を受けて、プラズマ中に発生するＤＣ電位を保持する機能を有している。
【００３１】
図中、アンテナ２５８として２ターンの構成を有するものを用いているが、これは１ターン型のものや、多ターン型のものを用いても良い。また、ここではＩＣＰプラズマ処理装置２５０について説明したが、これはＥＣＲ（電子サイクロトロンスピン共鳴）プラズマ処理装置や、ＨＷＰ（ヘリコン波励起プラズマ）処理装置等、プラズマ励起エネルギーとプラズマ引き込みエネルギーとを独立して扱えるプラズマ処理装置を用いても良い。
【００３２】
このようなプラズマ処理装置を用いて、例えばポリビニールカルバゾールを高分子膜２０２として用いた場合には、プロセスガスしてＣＦ4、プラズマ出力７００Ｗ、処理時間０．２秒程度の表面処理をすることで、高分子膜２０２（図３参照）を撥液化することができる。
【００３３】
（測定装置）
図５は、測定装置として好適な走査型白色干渉計の模式断面図である。走査型白色干渉計とは、可干渉性の少ない白色光を光源として、ミラウ型（ａ）やマイケルソン型（ｂ）等の等光路干渉計を利用し、測定面に対応する等光路位置（干渉強度が最大になる位置）を、干渉計対物レンズを垂直走査（スキャン）して見つける装置である。
走査型白色干渉計３００は、干渉計対物光学系３０１、光源３０２、ビームスプリッター３０３、ＣＣＤカメラ３０４、試料ステージ３０５、垂直走査系３０６、ビームスプリッター３０７、参照ミラー３０８と、を備える。ここで、光が伝わる経路として、太線の矢印を用い、機械的可動部については通常の矢印を用いて記載している。なお、ミラウ型（ａ）やマイケルソン型（ｂ）の説明においては、光路が複雑であるため、細めの矢印を用いている。
光源３０２より射出された光は、ビームスプリッター３０３で分割され、その一部が干渉計対物光学系３０１に射出される。そして、干渉計対物光学系３０１内部のビームスプリッター３０７により分割され、基板Ｋと参照ミラー３０８とに分かれて射出される。
そして、基板Ｋで反射された光と参照ミラー３０８で反射した光が、再び干渉計対物光学系３０１内部で合成され、ビームスプリッター３０３を透過し、ＣＣＤカメラ３０４により電気信号に変換される。
白色干渉計強度の波形は、複数からなる単色波長の干渉パターンの合成波であり、各干渉パターンが同じ位相となるポイントで最大の光強度をとる。このポイントは、基板Ｋに対する光路長（段差）により、変動する。ここで、垂直走査系３０６により、干渉計対物光学系３０１を基板Ｋの法線方向に動かすことで、このポイントを検出できるので、基板Ｋにおける厚み方向の情報（段差情報）が得られる。
そして基板Ｋを、基板Ｋの平面方向に対して試料ステージ３０５により走査することで、厚み方向の情報を広い範囲に対して得ることができる。即ち、基板Ｋの段差情報を３次元量として得ることができるので、基板Ｋに吐出された物質の体積や形状を抽出することが可能となる。
【００３４】
（低分子インク、低分子溶質の形状）
以下、図６を参照して低分子インク３５０の吐出後の形状と低分子溶質３５１（低分子インクを乾燥させた状態）の形状について説明する。
低分子インク３５０は、液滴吐出装置１００（図１参照）を用いて、ノズルアレー２１に属する複数のノズルＮ（図２参照）から基板Ｋ（図３参照）の、表面が撥液化された高分子膜２０２に対して吐出されている。ここでは、種々のノズルＮの駆動条件として、駆動電力が等しくなるよう設定しているが、これは駆動電力の値が各々異なっていても良い。また、例えば一つだけのノズルＮのみを駆動させるように、吐出するノズルＮを選択しても良い。
図６（ａ）は基板に対して吐出された状態（未乾燥）の状態での低分子インクの形状、図６（ｂ）は、乾燥後の低分子溶質の形状を示す平面図、図６（ｃ）は、その３次元プロットを示す斜視図、図６（ｄ）は、乾燥後の混合膜の断面形状を示す模式断面図である。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）から読み取れるように、混合膜３５２の形状は乾燥に対して安定しているため、この形状を、上記した走査型白色干渉計３００（図５参照）により測定することができる。
低分子インク３５０は、低分子溶質３５１を溶媒中に溶解／分散させたものである。低分子溶質３５１とは、概ね分子数が１万未満のものを指し、例えばＡｌｑ３やＢｅＢｑ２，Ｚｎｑ２に代表されるものである。また、低分子溶質３５１は高分子溶質４１０と比べ、分子数の分布が急峻であるという特性を備えている。換言すれば、低分子溶質３５１は高分子溶質４１０と比べ組成の揃った物質で構成されているといえる。
低分子インク３５０の溶媒としては、シクロヘキシルベンゼンや、シクロドデセン、テルピネオール等を用いることができる。本実施形態では低分子溶質３５１としてＡｌｑ３、溶媒としてシクロヘキシルベンゼンを用いた場合について説明を続ける。低分子溶質３５１の比率は特に限定されないが、ここでは１ｗｔ％程度にした場合について説明を続ける。
【００３５】
基板Ｋに吐出された低分子インク３５０の平面形状はほぼ円形で、間隔も揃っている。そして、乾燥により形成された低分子溶質３５１と高分子膜２０２との混合膜３５２（低分子溶質３５１の形状と概ね同じ）の形状もほぼ円形で、間隔も揃っている。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）から読み取れるように、混合膜３５２の形状は測定しやすい形状を保っており、体積の測定を正確に行うことができる。
支持基板２０１を覆う高分子膜２０２は一部溶解され、低分子溶質３５１と混合し混合膜３５２を構成する。混合膜３５２は高分子膜２０２を構成する高分子溶質４１０を含むため、乾燥を行っても収縮せず、容易に体積の測定が可能な形状を保つこととなる。
ここで、低分子インク３５０を乾燥させる場合には、高分子膜２０２の一部が溶解するなどして、低分子インク３５０中に導入されていることが、乾燥後の低分子溶質３５１の収縮を避けるには好ましい。この場合、例えば低分子インク３５０の溶媒が高分子膜２０２を溶解する性質を持っていることが好ましい。
【００３６】
また、乾燥にあたっては、１５℃以上１２０℃以下の温度範囲を用い、減圧雰囲気で行うことが好ましい。１５℃以上の温度を用いることで、低分子インク３５０を実用的な時間範囲で乾燥させることができる。また、１２０℃以下の温度を用いることで、基板Ｋの平面方向での縮みの発生をより確実に抑えることができ、体積の測定精度を向上させることができる。典型的な乾燥条件としては、１０Ｐａ程度の減圧雰囲気において、２５℃程度（室温）で２０分程度の時間乾燥を行う条件を例示することができる。
【００３７】
ここで、ノズルアレー２１を構成するノズルＮ（図２参照）は、吐出ヘッド５０に複数備えられており、吐出条件を揃えて各々のノズルＮから低分子インク３５０の吐出を行い、乾燥させた後、混合膜３５２による複数の凸領域の厚みと広さをもとに低分子溶質３５１の体積を測定することで、各々のノズルＮからの吐出量のばらつきを求めることができるようになる。
低分子溶質３５１と高分子膜２０２が混合することで得られた混合膜３５２の膜厚から元にあった高分子膜２０２の厚さを引けば、低分子溶質３５１のみの膜厚を求めることができる。即ち、凸領域の厚みが低分子溶質３５１の厚みとなる。この凸領域の厚みや広さは上記した走査型白色干渉計３００により容易に求めることができ、これを元に凸領域の体積が求められる。このようにして求められた体積を元に、ばらつきの補正を行うことで、ノズルアレー２１を構成するノズルＮの吐出量を揃えることができ、より均一性の高い吐出を行わせることができる。
【００３８】
（比較例１）
以下、比較例１として、低分子インク３５０（前述した低分子インクと同じインク）をガラス基板３６０に吐出し、乾燥させた例について説明する。図７（ａ）は吐出後（乾燥前）の低分子インク形状、図７（ｂ）は乾燥後の低分子溶質の形状を示す平面図、図７（ｃ）は、はその３次元プロットを示す斜視図である。なお、ガラス基板３６０の表面には上記したＩＣＰプラズマ処理装置２５０を用いて撥液性を与えている。
吐出後の低分子インク３５０は、前記した形状とほぼ同じであるが、減圧乾燥した後は、大幅に低分子溶質を３５１による凸領域の面積が減る。また、減圧乾燥後の低分子溶質３５１により生じる凸領域の位置は、規則性を失っている。そのため、図７（ｃ）に示すように低分子溶質３５１の裾の部分が検出できなくなっており、凸領域の厚みを精密に測定することが困難となり、体積の測定ができなくなることがわかる。
【００３９】
（比較例２）
以下、比較例２として、高分子インク４００をガラス基板３６０に吐出し、乾燥させた例について説明する。図８（ａ）は吐出後（乾燥前）の高分子インクの平面形状、図８（ｂ）は乾燥後の高分子溶質の平面形状、図８（ｃ）はその３次元プロットを示す斜視図である。なお、ガラス基板３６０の表面には上記したＩＣＰプラズマ処理装置２５０を用いて撥液性を与えている。
高分子インク４００としては、分子数が概ね１万以上のポリビニールカルバゾールや、ポリフルオレン、ポリパラフェニレン等を溶質とし、シクロヘキシルベンゼンや、シクロドデセン、テルピネオール等を溶媒として用いたものを用いることができる。この比較例では、ポリビニールカルバゾールを高分子溶質４１０としてシクロヘキシルベンゼンに１ｗｔ％程度で溶解させたものを用いている。
吐出後の高分子インク４００は、前記した形状とほぼ同じである。また、減圧乾燥した後も、平面的な高分子溶質４１０の形状は吐出後の高分子インク４００の形状とほぼ同じである。そのため、図８（ｃ）に示すように高分子溶質４１０による凸領域の厚みを精密に測定することができ、体積の測定が容易に行えることがわかる。
【００４０】
（比較例３）
以下、比較例３について説明する。上記した２つの比較例を合わせて考察すると、高分子の溶質を混合することで、低分子インク３５０の乾燥後の形状を制御できることが予想される。実際に高分子溶質４１０を低分子インク３５０に混合した混合インクの乾燥後の形状は図８（ｂ）とほぼ同一の形状を示すことが確認できているが、高分子の溶質を低分子インク３５０に混合した場合、当然低分子インク３５０を乾燥して得られた低分子溶質３５１と異なる特性を示すため、特性的に不利となる。
上記した比較例から、低分子インク３５０のみを吐出させながら、高分子膜２０２を構成する高分子溶質４１０の供給を受けられる状態として、基板に高分子溶質４１０を塗布しておけば、吐出直後の形状を保てる可能性があるものとして考察されたものである。
【００４１】
本実施形態における低分子インク３５０の吐出量測定方法は、以下の効果を奏する。
【００４２】
図３に示すように、支持基板２０１に高分子膜２０２を、スピンコート法を用いて形成することで、高分子膜２０２の膜厚均一性が高い高分子膜２０２を得ることができる。
【００４３】
図４に示すＩＣＰプラズマ処理装置２５０は、アンテナ２５８の形状を最適化することでプラズマ密度の均一性を高くできるため、高分子膜２０２の撥液処理を均一性高く行うことができる。
【００４４】
図４に示すＩＣＰプラズマ処理装置２５０を用いたプラズマ処理により高分子膜２０２の表面を撥液化するため、シランカップリング剤等の物質を用いる必要が無く、高分子膜２０２を清浄な状態に保つことができる。
【００４５】
図４に示すＩＣＰプラズマ処理装置２５０を用いたプラズマ処理により高分子膜２０２の表面を撥液化するため、低分子インク３５０が濡れ広がることなく、表面張力により低分子インク３５０が収縮するため、低分子インク３５０の液滴を狭い領域に局在させることができ、位置分解能を向上させることが可能となる。
【００４６】
図５に示す走査型白色干渉計３００を用いることで非接触・非破壊で三次元測定が可能となる。また５０μｍ〜４ｍｍ程度の広い視野と０．１ｎｍ程度の高い垂直分解能を持っているので基板Ｋに形成された、高分子膜２０２と低分子溶質３５１とが混合した混合膜３５２による凸領域の厚さ、およびこの厚さを用いて計算された凸領域の体積を測定することができる。
【００４７】
図５に示す走査型白色干渉計３００に基板Ｋの平面方向に可動する試料ステージ３０５を設けることで、広い範囲で混合膜３５２による凸領域の体積を測定することができる。
【００４８】
図３に示す高分子膜２０２を備えた基板Ｋに低分子インク３５０を吐出するため、高分子膜２０２が低分子インク３５０と混合する。そのため、低分子インク３５０を乾燥させた場合に生じる低分子溶質３５１の基板Ｋの平面方向に生じる縮みを防ぐことができる（比較例３参照）。
【００４９】
低分子インク３５０の乾燥を１５℃以上１２０℃以下の温度範囲で減圧雰囲気で行うことで、低分子インク３５０を実用的な時間範囲で乾燥させ、かつ基板Ｋの平面方向での低分子溶質３５１（混合膜３５２）の縮みの発生をより確実に抑えることができ、体積の測定精度を向上させることができる。
【００５０】
図２に示すように、ノズルアレー２１を構成するノズルＮは、吐出ヘッド５０に複数備えられている。このノズルアレー２１から揃えた駆動条件で吐出された低分子溶質３５１の体積を求めることで、より均一性の高い吐出を行わせることができる。
【００５１】
低分子インク３５０に高分子の溶質を加えた混合インクを用いることで、基板Ｋの平面方向での縮みを抑える方法と比べ、高分子の溶質というパラメーターを増やすことなく低分子溶質３５１のみを用いた膜を形成することが可能となる。
【００５２】
低分子インク３５０に高分子の溶質を加えてノズルアレー２１を構成するノズルＮは、吐出ヘッド５０に複数備えられている。このノズルアレー２１から揃えた駆動条件で低分子インク３５０に高分子の溶質を加えたものを吐出させ、低分子溶質３５１の体積を類推する場合と比べ、より精密に低分子溶質３５１の体積を求めることができる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｋ…基板、Ｎ…ノズル、１０…液状体、２１…ノズルアレー、５０…吐出ヘッド、１００…液滴吐出装置、１０１…ガイドレール、１０２…ガイドレール、１０３…移動台、１０５…載置テーブル、１１２…キャリッジ移動台、１２０…キャリッジ、１３０…キャッピング装置、１３１…キャッピング部材、１３２…ホルダー、１４０…制御部、１５０…ワイピング装置、１５１…回転ローラー、１５４…受け台、１５５…ワイプ材、２０１…支持基板、２０２…高分子膜、２５０…ＩＣＰプラズマ処理装置、２５１…搬送系、２５２…ゲートバルブ、２５３…処理室、２５４…対向電極、２５５…基板支持部、２５６…結合コンデンサー、２５７…ＡＣバイアス電源、２５８…アンテナ、２５９…ガス供給系、２６０…ガス排気系、２６１…ＲＦ電源、２６２…予備排気系、２６３…予備排気室、３００…走査型白色干渉計、３０１…干渉計対物光学系、３０２…光源、３０３…ビームスプリッター、３０４…ＣＣＤカメラ、３０５…試料ステージ、３０６…垂直走査系、３０７…ビームスプリッター、３０８…参照ミラー、３５０…低分子インク、３５１…低分子溶質、３５２…混合膜、３６０…ガラス基板、４００…高分子インク、４１０…高分子溶質。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が撥液性を有する高分子膜を備えた基板に、低分子溶質を備えた低分子インクを、インクジェット方式を用いてノズルから前記高分子膜に向けて吐出し、前記高分子膜に前記低分子インクを塗布する工程と、
前記低分子インクを乾燥させる工程と、
を含むことを特徴とする低分子インクの吐出量測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の低分子インクの吐出量測定方法であって、前記低分子インクを乾燥させる工程は、前記高分子膜と前記低分子インクの少なくとも一部が混合した状態で行うことを特徴とする低分子インクの吐出量測定方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の低分子インクの吐出量測定方法であって、
前記低分子インクの乾燥は、１５℃以上１２０℃以下の温度範囲で減圧雰囲気で行うことを特徴とする低分子インクの吐出量測定方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の低分子インクの吐出量測定方法であって、
前記低分子インクを乾燥させた後、前記低分子溶質が塗布された凸領域の厚みと広さを元に前記低分子溶質の量を測定することを特徴とする低分子インクの吐出量測定方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の低分子インクの吐出量測定方法であって、前記ノズルは、吐出ヘッドに複数備えられており、吐出条件を揃えて各々の前記ノズルから吐出を行うことで形成された、複数の前記凸領域の厚みと広さをもとに前記低分子溶質の量を測定することを特徴とする低分子インクの吐出量測定方法。
【請求項１】
表面が撥液性を有する高分子膜を備えた基板に、低分子溶質を備えた低分子インクを、インクジェット方式を用いてノズルから前記高分子膜に向けて吐出し、前記高分子膜に前記低分子インクを塗布する工程と、
前記低分子インクを乾燥させる工程と、
を含むことを特徴とする低分子インクの吐出量測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の低分子インクの吐出量測定方法であって、前記低分子インクを乾燥させる工程は、前記高分子膜と前記低分子インクの少なくとも一部が混合した状態で行うことを特徴とする低分子インクの吐出量測定方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の低分子インクの吐出量測定方法であって、
前記低分子インクの乾燥は、１５℃以上１２０℃以下の温度範囲で減圧雰囲気で行うことを特徴とする低分子インクの吐出量測定方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の低分子インクの吐出量測定方法であって、
前記低分子インクを乾燥させた後、前記低分子溶質が塗布された凸領域の厚みと広さを元に前記低分子溶質の量を測定することを特徴とする低分子インクの吐出量測定方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の低分子インクの吐出量測定方法であって、前記ノズルは、吐出ヘッドに複数備えられており、吐出条件を揃えて各々の前記ノズルから吐出を行うことで形成された、複数の前記凸領域の厚みと広さをもとに前記低分子溶質の量を測定することを特徴とする低分子インクの吐出量測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１８７４９９（Ｐ２０１２−１８７４９９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２６０７（Ｐ２０１１−５２６０７）
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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