成膜方法
【課題】液滴吐出手段を用いて基板上に膜材料を含む材料液を塗布する際に材料液の膜厚変動を防止して、基板上に均一な膜厚の膜を形成することができる成膜方法を提供する。
【解決手段】基板Ｐに材料液又は液滴としてのインクＬを塗布する塗布工程を少なくとも二回有し、第１の塗布工程において塗布する材料液又は液滴としてのインクＬの液滴の中心間距離Ｃ１が基板Ｐ上に着弾後の液滴の径Ｄと略等しくなるように塗布し、第２の塗布工程において塗布する材料液又は液滴としてのインクＬの液滴の中心間距離が第１の塗布工程において塗布される材料液又は液滴としてのインクＬの中心間距離Ｃ１より小さくなるように塗布する。
【解決手段】基板Ｐに材料液又は液滴としてのインクＬを塗布する塗布工程を少なくとも二回有し、第１の塗布工程において塗布する材料液又は液滴としてのインクＬの液滴の中心間距離Ｃ１が基板Ｐ上に着弾後の液滴の径Ｄと略等しくなるように塗布し、第２の塗布工程において塗布する材料液又は液滴としてのインクＬの液滴の中心間距離が第１の塗布工程において塗布される材料液又は液滴としてのインクＬの中心間距離Ｃ１より小さくなるように塗布する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基板の表面に均一な膜厚の薄膜を形成できる成膜方法が知られている。この成膜方法は、ヘッドに並設された複数のノズルから溶液を噴射して、その下側を搬送される基板の表面に上記溶液を塗布する塗布方法において、上記基板を搬送し、その表面に上記ノズルから溶液を噴射塗布する第１の塗布工程と、上記第１の塗布工程終了後、上記基板を所定の角度だけ回転し、その向きを上記ノズルの並設方向に対して相対的に変える回転工程と、上記回転工程終了後、上記基板を再び搬送し、その表面に上記ノズルから溶液を噴射塗布する第２の塗布工程と、を具備するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、各ノズルから基板に溶液をドットで噴射する工程と、ヘッドと基板とを所定方向に相対的に移動させて所定間隔の一対のノズルから最初に基板に噴射された一対のドット間の部分を複数のドットによって塗り潰す工程とを具備し、最初に基板に所定間隔で噴射された一対のドット間の部分は、最初に噴射塗布されたドットに最後に噴射塗布されるドットが隣接することのない順序で、複数のドットによって塗り潰すものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９３２３２号公報
【特許文献２】特開２００５−７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の成膜方法では、例えば、液晶装置に用いられる配向膜を成膜するために、ポリイミドが溶解した溶液等、比較的粘度の高い材料液を塗布する場合には、塗布された材料液の膜厚が不均一になるという課題がある。
【０００６】
例えば、基板上に塗布された材料液の膜厚を均一化させるためのレベリング時間が不十分であると、材料液の塗布時の液滴吐出ヘッドの重なり等により、材料液にスジ状の膜厚ムラが発生する。一方、レベリング時間を長くすると、スジ上の膜厚ムラは低減されるが、塗布された材料液の周縁部が乾燥し、材料液が周縁部に移動して膜厚が増加する、いわゆる「しみ上がり」が発生する。
【０００７】
そこで、この発明は、基板上に膜の材料液を塗布する際に材料液の膜厚変動を防止して、基板上に均一な膜厚の膜を形成することができる成膜方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の成膜方法は、液滴吐出手段を用いて膜形成材料を含む材料液を基板上に塗布して膜を形成する成膜方法であって、前記基板上の第１の塗布領域に液滴を塗布する第１の塗布工程と、前記第１の塗布工程後に前記基板上の第２の塗布領域に液滴を塗布する第２の塗布工程とを含み、前記第１の塗布工程において塗布される液滴のうち、隣接する液滴の中心間距離は前記基板に着弾後の前記液滴の径と略等しく、かつ隣接する液滴どうしが繋がり、前記第２の塗布工程において塗布される液滴のうち、隣接する液滴の中心間距離は、前記第１の塗布工程において塗布される液滴の中心間距離より小さいことを特徴とする。ここで、基板に着弾後の液滴の径とは、所定時間（例えば、０秒〜３００秒）経過後における基板上での液滴の直径を言う。
【０００９】
このように成膜することで、第１の塗布工程において基板上に塗布される材料液の膜厚が、材料液の液滴同士が辛うじて繋がる程度に薄くなる。そのため、材料液の膜にスジ状の膜厚ムラが発生し難くなり、レベリング時間を短縮できる。また、材料液の膜厚が薄くなることで膜全体が乾燥しやすくなり、膜全体が均一に乾燥することで、材料液の移動による周縁部の膜厚の増加（いわゆる「しみ上がり」）を防止できる。
【００１０】
また、第２の塗布工程において基板上に液滴を吐出する際には、基板上には既に材料液の膜が塗布され、材料液の溶媒が蒸発してその蒸気に覆われた状態となっている。これにより、基板上に吐出された材料液の液滴の乾燥が防止され、基板上で液滴が容易に濡れ拡がる。そのため、第２の塗布工程において塗布した材料液の膜において、スジ状の膜厚ムラや周縁部の膜厚の増加が防止されて膜厚が均一になり、レベリング時間を短縮、あるいは省略することができる。したがって、本発明の成膜方法によれば、基板上に膜の材料液を塗布する際に、材料液の膜厚変動を防止して均一な膜厚で塗布し、基板上に均一な膜厚の膜を形成することができる。
【００１１】
また、本発明の成膜方法は、前記第２の塗布工程で吐出される第２の材料液の総量は、前記第１の塗布工程で吐出される第１の材料液の総量より多いことを特徴とする。このように成膜することで、第１の塗布工程で基板上に塗布される材料液の膜厚が、材料液を一度に塗布する場合の膜厚や、第１の塗布工程における材料液の塗布量を次の塗布工程の塗布量以上とする場合の膜厚と比較して小さくなる。そのため、材料液の膜にスジ状の膜厚ムラが発生し難くなる。また、膜厚が薄くなることで、材料液の膜全体が乾燥しやすくなり、周縁部の乾燥による膜厚の増加を防止でき、均一な膜厚の材料液の膜を形成できる。これにより、レベリング時間を短縮、あるいは省略できる。
【００１２】
また、本発明の成膜方法は、前記第１の塗布工程及び前記第２の塗布工程で吐出した液滴の中心位置がいずれも異なることを特徴とする。このように成膜することで、中心位置が重なる場合よりも均一な膜厚の膜を得ることができる。
【００１３】
また、本発明の成膜方法は、前記第２の塗布工程は前記第１の塗布工程で塗布した材料液が完全に固化していない状態で行うことを特徴とする。このように成膜することで、前記第２の塗布工程において塗布される液滴が容易に濡れ拡がり、均一な膜厚の膜を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の成膜方法は、前記第１の塗布工程において前記材料液を塗布する第１の塗布領域を、前記第２の塗布工程において前記材料液を塗布する第２の塗布領域と等しいか該第２塗布領域内とすることを特徴とする。このように成膜することで、第２の塗布工程において基板上に塗布される材料液が第２の塗布領域の外側へ濡れ拡がることを防止できる。
【００１５】
また、本発明の成膜方法は、前記液滴吐出手段と、前記基板を相対的に走査して前記液滴を前記基板上に塗布することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の成膜方法は、前記第２の塗布工程において塗布される液滴のうち、走査方向の前記液滴の中心間距離は、走査方向と交差する方向の前記液滴の中心間距離より小さいことを特徴とする。ここで、走査方向とは、液滴吐出手段が基板に対して相対的に移動する方向を言う。
【００１７】
また、本発明の成膜方法は、前記液滴吐出手段は、複数の液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出ヘッド群であることを特徴とする。このように成膜することで、膜形成にかかる時間を短縮することができ、膜全体の乾燥状態を均一にすることができる。
【００１８】
また、本発明の成膜方法は、前記液滴吐出ヘッド群の長さは、前記第２の塗布領域の最大幅より長いことを特徴とする。このように成膜することで、第１の塗布工程及び第２の塗布工程をそれぞれ一回の走査で完了することができる。したがって、複数のヘッドを用いることで、膜形成にかかる時間を短縮することができ、膜全体の乾燥状態を均一にすることができる。
【００１９】
また、本発明の成膜方法は、前記材料液が、ポリイミドが溶解した溶液であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の成膜方法は、前記膜は、液晶分子の配向方向を規定する配向膜であることを特徴とする。このように成膜することで、配向膜の膜厚を均一にして、液晶装置の表示性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの構成を説明する断面図である。
【図３】同液滴吐出ヘッドの要部断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る配向膜の成膜工程を説明する平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、第１の塗布工程において、基板上に液滴を塗布する様子を示す図である。
【図６】第１の塗布工程において、液滴を塗布した基板上の様子を示す図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、第２の塗布工程において、基板上に液滴を塗布する様子を示す図である。
【図８】第２の塗布工程において、液滴を塗布した基板上の様子を示す図である。
【図９】第１の塗布工程において、液滴を塗布した基板上の様子の一例を示す図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、第２の塗布工程において、基板上に液滴を塗布する様子の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２３】
（成膜装置）
図１は、液滴吐出法により基板Ｐ上に膜を成膜する成膜装置１０の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、成膜装置１０は、ベース３１と、基板移動手段３２と、ヘッド移動手段３３と、液滴吐出ヘッド３４と、液体供給部３５と、制御装置４０とを備えて構成されている。ベース３１の上には、基板移動手段３２と、ヘッド移動手段３３とが設置されている。また、成膜装置１０は、不図示のクリーニングユニットと、キャッピングユニットとを備えている。
【００２４】
基板移動手段３２はベース３１上に設けられ、Ｙ軸方向に沿って配置されたガイドレール３６を有している。この基板移動手段３２は、例えばリニアモーター（図示せず）により、スライダー３７をガイドレール３６に沿って移動させるよう構成されている。
【００２５】
スライダー３７上にはステージ３９が固定されており、このステージ３９は、基板Ｐを位置決めして保持するためのものである。即ち、このステージ３９は、公知の吸着保持手段（図示せず）を有し、この吸着保持手段を作動させることにより、基板Ｐをステージ３９の上に吸着保持するように構成されている。基板Ｐは、例えばステージ３９の位置決めピン（図示せず）により、ステージ３９上の所定位置に正確に位置決めされ、保持されるようになっている。
【００２６】
ヘッド移動手段３３は、ベース３１の後部側に立てられた一対の架台３３ａ，３３ａと、これら架台３３ａ，３３ａ上に設けられた走行路３３ｂを備え、この走行路３３ｂをＸ軸方向、即ち前記の基板移動手段３２のＹ軸方向と直交する方向に沿って配置したものである。走行路３３ｂは、架台３３ａ，３３ａ間に渡された保持板３３ｃと、この保持板３３ｃ上に設けられた一対のガイドレール３３ｄ，３３ｄとを備え、ガイドレール３３ｄ，３３ｄの長さ方向に液滴吐出ヘッド３４を搭載するキャリッジ４２を移動可能に保持している。キャリッジ４２は、リニアモーター（図示せず）等の作動によってガイドレール３３ｄ，３３ｄ上を走行し、これにより液滴吐出ヘッド３４をＸ軸方向に移動させるように構成されている。
【００２７】
キャリッジ４２は、ガイドレール３３ｄ，３３ｄの長さ方向、即ちＸ軸方向に、例えば、１μｍ単位で移動可能になっている。キャリッジ４２のこのような移動はコンピューター等からなる制御装置４０によって制御可能に構成されている。
【００２８】
制御装置４０は、液滴吐出ヘッド３４の位置情報、即ち液滴吐出ヘッド３４のガイドレール３３ｄ，３３ｄ上での位置（Ｘ座標）とそのときの各ノズルの位置（Ｘ座標）とを検知して記憶するものである。
【００２９】
液滴吐出ヘッド３４は、キャリッジ４２に取付部４３を介して回動可能に取り付けられたものである。取付部４３にはモーター４４が設けられており、液滴吐出ヘッド３４はその支持軸（図示せず）がモーター４４に連結している。このような構成のもとに、液滴吐出ヘッド３４はその周方向に回動可能となっている。また、モーター４４も制御装置４０に接続されており、これによって液滴吐出ヘッド３４はその周方向への回動が、制御装置４０に制御されるようになっている。
【００３０】
液体供給部３５は、材料液又は液滴としてのインクＬが充填されたインク供給容器４５と、インク供給容器４５から液滴吐出ヘッド３４にインクＬを送るためのインク供給チューブ４６とを備えたものである。
【００３１】
ここで、この実施の形態では、インクＬとして、例えば、溶媒に液晶分子の配向を規制する配向膜の材料を溶解させたものを用いている。配向膜の材料としては、例えば、ポリイミドが用いられ、この配向膜の材料を溶解可能な溶媒として、例えば、ブチルセロソルブ等の有機溶剤を用いることができる。
【００３２】
図２は液滴吐出ヘッド３４の構成を説明する断面図、図３は液滴吐出ヘッド３４の要部断面図である。
【００３３】
この実施の形態における液滴吐出ヘッド３４は、導入針ユニット１１７、ヘッドケース１１８、流路ユニット１１９及びアクチュエーターユニット１２０を主な構成要素としている。
【００３４】
導入針ユニット１１７の上面にはフィルター１２１を介在させた状態で２本の液体導入針１２２が横並びで取り付けられている。これらの液体導入針１２２には、サブタンク１０２がそれぞれ装着される。また、導入針ユニット１１７の内部には、各液体導入針１２２に対応した液体導入路１２３が形成されている。
【００３５】
この液体導入路１２３の上端はフィルター１２１を介して液体導入針１２２に連通し、下端はパッキン１２４を介してヘッドケース１１８内部に形成されたケース流路１２５と連通する。
【００３６】
フィルター１２１は、インクＬに含まれる異物を除去するために配設され、その材質は、例えば、ステンレス鋼であって、メッシュ状に形成されている。
【００３７】
サブタンク１０２は、ポリプロピレン等の樹脂製材料によって成型されている。このサブタンク１０２には、液室１２７となる凹部が形成され、この凹部の開口面に弾性シート１２６を貼設して液室１２７が区画されている。
【００３８】
また、サブタンク１０２の下部には液体導入針１２２が挿入される針接続部１２８が下方に向けて突設されている。サブタンク１０２における液室１２７は、底の浅いすり鉢形状をしている。液室１２７の側面における上下中央よりも少し下の位置には、針接続部１２８との間を連通する接続流路１２９の上流側開口が臨んでおり、この上流側開口にはインクＬを濾過するタンク部フィルター１３０がそれぞれ取り付けられている。
【００３９】
針接続部１２８の内部空間には液体導入針１２２が液密に嵌入されるシール部材１３１が嵌め込まれている。このサブタンク１０２には、インク供給チューブ４６が接続される。インク供給チューブ４６は、液体供給部３５のインク供給容器４５に貯留されたインクＬを供給する。したがって、インク供給チューブ４６を通ってきたインクＬは、この液室１２７に流入する。
【００４０】
上記の弾性シート１２６は、液室１２７を収縮させる方向と膨張させる方向とに変形可能である。そして、この弾性シート１２６の変形によるダンパー機能によって、インクＬの圧力変動が吸収される。即ち、弾性シート１２６の作用によってサブタンク１０２が圧力ダンパーとして機能する。従って、インクＬは、サブタンク１０２内で圧力変動が吸収された状態で液滴吐出ヘッド３４側に供給される。
【００４１】
ヘッドケース１１８は、合成樹脂製の中空箱体状部材であり、下端面に接着剤を介して流路ユニット１１９を接合し、内部に形成された収容空部１３７内にアクチュエーターユニット１２０を収容し、流路ユニット１１９側とは反対側の上端面にパッキン１２４を介在した状態で導入針ユニット１１７を取り付けるようになっている。
【００４２】
このヘッドケース１１８の内部には、高さ方向を貫通してケース流路１２５が設けられている。このケース流路１２５の上端は、パッキン１２４を介して導入針ユニット１１７の液体導入路１２３とそれぞれ連通するようになっている。
【００４３】
また、ケース流路１２５の下端は、流路ユニット１１９内の共通インク室１４４に連通するようになっている。従って、液体導入針１２２から導入されたインクＬは、液体導入路１２３及びケース流路１２５を通じて共通インク室１４４側にそれぞれ供給される。
【００４４】
ヘッドケース１１８の収容空部１３７内に収容されるアクチュエーターユニット１２０は、図３に示すように、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子１３８と、この圧電振動子１３８が接合される固定板１３９と、制御装置４０からの駆動信号を圧電振動子１３８供給する配線部材としてのフレキシブルケーブル１４０とから構成される。各圧電振動子１３８は、固定端部側が固定板１３９上に接合され、自由端部側が固定板１３９の先端面よりも外側に突出している。即ち、各圧電振動子１３８は、所謂片持ち梁の状態で固定板１３９上にそれぞれ取り付けられている。
【００４５】
また、各圧電振動子１３８を支持する固定板１３９は、例えば、厚さ１ｍｍ程度のステンレス鋼によって構成されている。そして、アクチュエーターユニット１２０は、固定板１３９の背面を、収容空部１３７を区画するケース内壁面に接着することで収容空部１３７内にそれぞれ収納・固定されている。
【００４６】
流路ユニット１１９は、振動板１４１、流路基板１４２及びノズル基板１４３からなる流路ユニット構成部材を積層した状態で接着剤を介して接合して一体化することにより作製されている。これらは、共通インク室１４４からインク供給口１４５及び圧力室１４６を通りノズル１４７に至るまでの一連のインク流路を形成する部材である。
【００４７】
圧力室１４６は、ノズル１４７の列設方向に対して直交する方向に細長い室として形成されている。
【００４８】
また、共通インク室１４４は、ケース流路１２５と連通し、液体導入針１２２側からのインクＬが導入される室である。そして、この共通インク室１４４に導入されたインクＬは、インク供給口１４５を通じて圧力室１４６に分配供給される。
【００４９】
流路ユニット１１９の底部に配置されるノズル基板１４３は、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル１４７を列状に開設した金属製の薄い板材である。この実施の形態のノズル基板１４３は、ステンレス鋼の板材によって作製され、この実施の形態においてはノズル１４７の列が、それぞれサブタンク１０２に対応して形成されている。
【００５０】
ノズル基板１４３と振動板１４１との間に配置される流路基板１４２は、インク流路及び処理液流路となる流路部、具体的には、共通インク室１４４、インク供給口１４５及び圧力室１４６となる空部が区画形成された板状の部材である。
【００５１】
この実施の形態において、流路基板１４２は、結晶性を有する基材であるＳｉウェハーを異方性エッチング処理することによって作製されている。振動板１４１は、ステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工した二重構造の複合板材である。この振動板１４１の圧力室１４６に対応する部分には、エッチングなどによって支持板を環状に除去することで、圧電振動子１３８の先端面が接合される島部１４８が形成されており、この部分はダイヤフラム部として機能する。即ち、この振動板１４１は、圧電振動子１３８の作動に応じて島部１４８の周囲の弾性フィルムが弾性変形するように構成されている。また、振動板１４１は、流路基板１４２の一方の開口面を封止し、コンプライアンス部１４９としても機能する。このコンプライアンス部１４９に相当する部分についてはダイヤフラム部と同様にエッチングなどにより支持板を除去して弾性フィルムだけにしている。
【００５２】
そして、上記の液滴吐出ヘッド３４において、フレキシブルケーブル１４０を通じて駆動信号が圧電振動子１３８に供給されると、この圧電振動子１３８が素子長手方向に伸縮し、これに伴い島部１４８が圧力室１４６に近接する方向或いは離隔する方向に移動する。これにより、圧力室１４６の容積が変化し、圧力室１４６内のインクＬに圧力変動が生じる。この圧力変動によってノズル１４７から液滴状となったインクＬが吐出される。
【００５３】
（配向膜の成膜方法）
次に、この実施の形態の成膜方法について説明する。この実施の形態では、基板Ｐとして透明基板上に絶縁膜、ＴＦＴ、電極及び配線等が形成された液晶装置の素子基板を用い、成膜装置１０を用いて基板Ｐ上に配向膜を成膜する方法について説明する。
【００５４】
まず、図１に示すように、ステージ３９上に基板Ｐを位置決めピンにより位置決めして配置し、吸着保持手段に吸着保持する。これにより、基板Ｐは、ステージ３９上に正確に位置決めされた状態で保持される。
【００５５】
次に、第１の塗布工程について説明する。基板移動手段３２及びヘッド移動手段３３により液滴吐出ヘッド３４を移動させると共に、取付部４３のモーター４４を作動させて、図４に示すように、液滴吐出ヘッド３４を基板Ｐに対する初期位置に配置する。
【００５６】
第１の塗布工程では、図４に示すように、膜形成領域としての第２の塗布領域Ｂ内に含まれる膜形成領域としての第１の塗布領域ＡにインクＬを塗布する。ここで、第１の塗布領域は、第２の塗布領域よりＸ軸方向及びＹ軸方向ともにそれぞれ０．５ｍｍ小さい領域とする。このようにすると、第２の塗布工程において基板上に塗布される材料液が第２の塗布領域の外側へ濡れ拡がることを防止することができる。なお、本実施形態では、第１の塗布領域を、第２の塗布領域内の領域としたが、第１の塗布領域を第２の塗布領域と等しい領域としてもよい。また、第１の塗布領域の大きさは、適宜設定することができる。
【００５７】
次に、基板移動手段３２によりステージ３９をＹ軸正方向に移動させることで、液滴吐出ヘッド３４を基板Ｐに対して相対的にＹ軸負方向に移動させながら、液滴吐出ヘッド３４のノズル１４７から基板Ｐ上に、図５（ａ）に示すように、インクＬを液滴として吐出して塗布する。
【００５８】
ここで、インクＬの液滴の中心間距離Ｃ１は、インクＬの液滴が、図５（ｂ）に示すように基板Ｐ上に着弾して、図５（ｃ）に示すように基板Ｐ上で拡張したときの径Ｄと略等しくなるように調整する。インクＬの液滴の中心間距離は、公知の技術を用いて調整することができる。例えば、液滴吐出ヘッド３４を回動させ、走査方向と直交する方向のノズル間隔を調整することで、液滴の中心間距離Ｃ１を調整することができる。また、ノズルを選択的に使用し、吐出間隔を変更することで、液滴の中心間距離Ｃ１を調整することもできる。
【００５９】
また、液滴の中心間距離Ｃ１は、しみ上がりが生じない膜厚の膜を形成可能であれば、液滴径より小さくしてもよく、本実施形態では、基板Ｐ上に着弾後の液滴径３００μｍに対して、Ｙ軸方向の液滴の中心間距離及びＸ軸方向の液滴の中心間距離を、それぞれ２８８μｍ、２８０μｍとする。
【００６０】
図４に示すように、初期位置側の縁から吐出開始位置とは反対側の縁までインクＬを塗布したら、ヘッド移動手段３３により、液滴吐出ヘッド３４をＸ軸正方向に移動させて改行し、基板移動手段３２によりステージ３９をＹ軸負方向に移動させる。そして、液滴吐出ヘッド３４を基板Ｐに対して相対的にＹ軸正方向に移動させながら、液滴吐出ヘッド３４のノズル１４７から基板Ｐ上にインクＬを吐出して塗布する。このように、配向膜の第１の塗布領域Ａの外縁でＸ軸正方向に改行を繰り返しながら、液滴吐出ヘッド３４をＹ軸方向に往復させ、第１の塗布領域の全域にインクＬを塗布する（第１の塗布工程）。
【００６１】
このように塗布すると、図６に示すように、隣接する液滴どうしが辛うじて繋がる程度、即ち隣接する液滴の中心間距離は基板に着弾後の液滴径と略等しく、かつ隣接する液滴どうしが繋がる状態で配置される。ここで、液滴どうしが辛うじて繋がる程度とは、直径方向の液滴の重なり部の長さが液滴径に対して１０％以下となっている状態を言う。但し、この状態では図６の網掛け部で示されるようなインクＬが付与されない箇所が残ることが考えられる。しかし、基板上の液滴の表面張力によって、液滴どうしが間隙を埋めるように繋がり、連続的な膜を形成することができ、インクＬが薄く塗布された状態となる。
【００６２】
そして、基板Ｐ上でインクＬの溶媒が蒸発してその蒸気が発生し、基板Ｐ上がインクＬの溶媒の蒸気によって覆われた状態となる。
【００６３】
次に、第２の塗布工程について説明する。液滴吐出ヘッド３４を第２の塗布工程における初期位置に移動させる。なお、第２の塗布工程における初期位置は、第１の塗布工程で塗布した液滴の中心と第２の塗布工程で塗布する液滴の中心とをずらすため、第１の塗布工程の初期位置から所定量のオフセットを走査方向と交差する方向にかけた位置とする。一般的に、中心部は外縁部より膜厚が厚くなるため、液滴の中心をずらすことによって、中心部が重なる場合より均一な膜厚の配向膜を得ることができる。本実施形態では、第２の塗布工程における初期位置は、第１の塗布工程における初期位置からＸ軸正方向に３５μｍ離れた位置とする。
【００６４】
次に、基板移動手段３２によりステージ３９をＹ軸正方向に移動させることで、液滴吐出ヘッド３４を基板Ｐに対して相対的にＹ軸負方向に移動させながら、液滴吐出ヘッド３４のノズル１４７から基板Ｐ上に、図７に示すように、インクＬを液滴として吐出して塗布する。ここで、第２の塗布工程において塗布する液滴のサイズは、第１の塗布工程において塗布する液滴のサイズと等しいか第１の塗布工程において塗布する液滴のサイズより大きくなるように駆動信号を調節する。
【００６５】
本工程では、図８に示すように、液滴吐出ヘッド３４から基板Ｐ上に塗布されたインクＬの液滴の中心間距離Ｃ２及び中心間距離Ｃ３が、第１の塗布工程で塗布される液滴の中心間距離Ｃ１より小さくなるように塗布する。したがって、本工程におけるインクＬの総吐出量は、第１の塗布工程におけるインクＬの総吐出量よりも多くなる。
【００６６】
本実施形態では、Ｙ軸方向の液滴の中心間距離Ｃ２は３６μｍとし、Ｘ軸方向の液滴の中心間距離Ｃ３は７０μｍとする。
【００６７】
このように塗布すると、１ノズルあたりの吐出量を増やして総吐出量を多くした場合よりも、隣接する液滴数が多くなるため、ノズル毎の吐出量のばらつきが分散され、膜厚をより均一にすることができる。
【００６８】
そして、図４に示すように、液滴吐出ヘッド３４を基板Ｐに対してＹ軸負方向に移動させながら、液滴吐出ヘッド３４のノズル１４７から基板Ｐ上に塗布されたインクＬ上に、インクＬの液滴を吐出して塗布する。そして、第１の塗布工程と同様に、配向膜の第２の塗布領域Ｂの外縁でＸ軸正方向に改行を繰り返しながら、液滴吐出ヘッド３４をＹ軸方向に往復させ、第２の塗布領域Ｂ（配向膜の形成領域）の全域にインクＬを塗布する（第２の塗布工程）。
【００６９】
このとき、図７（ａ）に示すように、基板Ｐ上には第１の塗布工程のインクＬの膜が均一な膜厚で塗布されて、インクＬの溶媒の蒸気によって覆われた状態となっている。そのため、次の塗布工程で吐出されたインクＬの液滴は、基板Ｐ上に着弾した後に乾燥が防止される。また、第１の塗布工程で塗布した材料液が、完全に固化していない状態で第２の塗布工程を行うことによって、図７（ｂ）に示すように基板Ｐ上で容易に濡れ拡がり、均一な膜厚のインクＬの膜が形成される。
【００７０】
次いで、基板Ｐ上に塗布されたインクＬを、例えば、加熱乾燥させることで、基板Ｐ上に配向膜が成膜される。本実施例では、膜を８０℃のホットプレートで１０分間の仮乾燥を行い溶媒を除去し、さらに２２０℃のクリーンオーブンで６０分間の本焼成を行う。
【００７１】
以上説明したように、この実施の形態によれば、第１の塗布工程においてインクＬの液滴の中心間距離Ｃ１を、インクＬの液滴が基板Ｐ上に着弾して、基板Ｐ上で拡張したときの径Ｄと等しくなるように調整することで、インクＬの膜厚を、基板Ｐ上に着弾して拡張したインクＬの液滴同士が辛うじて繋がる程度の薄い膜厚とすることができる。そのため、インクＬの膜にスジ状の膜厚ムラが発生し難くなる。また、膜厚が薄くなることで、インクＬの膜全体が乾燥しやすくなり、周縁部の乾燥による膜厚の増加を防止でき、均一な膜厚のインクＬの膜を形成できる。これにより、レベリング時間を短縮、あるいは省略できる。
【００７２】
また、第１の塗布工程のインクＬの総吐出量より次の塗布工程の総吐出量を多くすることで、基板Ｐ上に塗布されるインクＬの膜厚が、インクＬを一度に塗布する場合の膜厚や、第１の塗布工程におけるインクＬの塗布量を次の塗布工程の塗布量以上とする場合の膜厚と比較して小さくなる。これにより、インクＬの膜にスジ状の膜厚ムラが発生することをより効果的に防止できる。また、インクＬの膜全体がより乾燥しやすくなり、周縁部の乾燥による膜厚の増加をより効果的に防止でき、より均一な膜厚のインクＬの膜を形成できる。これにより、レベリング時間を省略することが可能になる。
【００７３】
また、次の塗布工程において基板Ｐ上に液滴を吐出する際には、基板Ｐ上にはインクＬの膜が塗布され、インクＬの溶媒が蒸発してその蒸気に覆われた状態となっている。これにより、基板Ｐ上に吐出されたインクＬの液滴の乾燥が防止される。また、第１の塗布工程で塗布した材料液が、完全に固化していないため、基板Ｐ上で液滴が容易に濡れ拡がる。そのため、インクＬの膜においてもスジ状の膜厚ムラや周縁部のしみ上がりが防止され、インクＬの膜厚を均一にすることができる。これにより、レベリング時間を短縮、あるいは省略することができる。
【００７４】
したがって、この実施の形態の成膜方法によれば、基板Ｐ上に配向膜の材料液であるインクＬを塗布する際に、インクＬの膜厚変動を防止して均一な膜厚で塗布し、基板Ｐ上に均一な膜厚の配向膜を形成することができる。さらに、この基板Ｐを液晶装置の基板として用いることで、基板間に挟持された液晶層の層厚を均一にして、液晶装置の表示性能を向上させることができる。
【００７５】
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施形態では単一の液滴吐出ヘッドを備えた成膜装置について説明したが、液滴吐出ヘッドを複数備えた成膜装置を用いてもよい。このような成膜装置を用いる場合、一回の走査で塗布可能な最大幅は、形成領域のＸ軸方向の寸法と、第２の塗布工程における初期位置のＸ軸方向のオフセット量の和より大きいことが好ましい。このようにすることで、第１の塗布工程及び第２の塗布工程をそれぞれ一回の走査で完了することができる。したがって、複数のヘッドを用いることで、膜形成にかかる時間を短縮することができ、膜全体の乾燥状態を均一にすることができる。
【００７６】
また、第１の塗布工程では、図９に示すように液滴を塗布してもよい。このように塗布することで、より均一な膜厚の膜を形成することができる。
また、所定の厚さの膜を得るため、第２の塗布工程を繰り返し行ってもよい。
【００７７】
また、図１０に示すように、第２の塗布工程におけるインクＬの吐出量は、第１の塗布工程におけるインクＬの吐出量よりも多くしてもよい。
【００７８】
また、インクの液滴の中心間距離は、インクの液滴が基板上に着弾して拡張したときの径より小さくなるように調整してもよい。
【００７９】
また、液滴径を液滴の中心間距離と略等しくなるように制御してもよい。
【００８０】
また、上述の実施形態では液滴吐出ヘッドと基板を相対的に走査して液滴を塗布する成膜装置について説明したが、膜形成領域全面に液滴を一括して塗布することが可能な成膜装置を用いてもよい。
【００８１】
また、第１の塗布工程において、第２の塗布工程において塗布される材料液の膜厚変動を想定し、膜厚変動に応じてインクの塗布量を膜の膜厚が均一となるように調整してもよい。例えば、第２の塗布工程で塗布するインクの周縁部において膜厚が増加する場合には、第１の塗布工程において塗布する材料液の周縁部の膜厚を他の部分よりも小さくしておくことで、最終的なインクの膜厚を均一にすることができ、均一な膜厚の配向膜を形成することができる。
【００８２】
また、本発明の成膜方法は、配向膜以外の膜の成膜にも適用可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８３】
Ｌ…材料液又は液滴としてのインク、Ｐ…基板、Ｃ１〜Ｃ３…中心間距離、Ｄ…径、Ａ…膜形成領域としての第１の塗布領域、Ｂ…膜形成領域としての第２の塗布領域。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基板の表面に均一な膜厚の薄膜を形成できる成膜方法が知られている。この成膜方法は、ヘッドに並設された複数のノズルから溶液を噴射して、その下側を搬送される基板の表面に上記溶液を塗布する塗布方法において、上記基板を搬送し、その表面に上記ノズルから溶液を噴射塗布する第１の塗布工程と、上記第１の塗布工程終了後、上記基板を所定の角度だけ回転し、その向きを上記ノズルの並設方向に対して相対的に変える回転工程と、上記回転工程終了後、上記基板を再び搬送し、その表面に上記ノズルから溶液を噴射塗布する第２の塗布工程と、を具備するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、各ノズルから基板に溶液をドットで噴射する工程と、ヘッドと基板とを所定方向に相対的に移動させて所定間隔の一対のノズルから最初に基板に噴射された一対のドット間の部分を複数のドットによって塗り潰す工程とを具備し、最初に基板に所定間隔で噴射された一対のドット間の部分は、最初に噴射塗布されたドットに最後に噴射塗布されるドットが隣接することのない順序で、複数のドットによって塗り潰すものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９３２３２号公報
【特許文献２】特開２００５−７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の成膜方法では、例えば、液晶装置に用いられる配向膜を成膜するために、ポリイミドが溶解した溶液等、比較的粘度の高い材料液を塗布する場合には、塗布された材料液の膜厚が不均一になるという課題がある。
【０００６】
例えば、基板上に塗布された材料液の膜厚を均一化させるためのレベリング時間が不十分であると、材料液の塗布時の液滴吐出ヘッドの重なり等により、材料液にスジ状の膜厚ムラが発生する。一方、レベリング時間を長くすると、スジ上の膜厚ムラは低減されるが、塗布された材料液の周縁部が乾燥し、材料液が周縁部に移動して膜厚が増加する、いわゆる「しみ上がり」が発生する。
【０００７】
そこで、この発明は、基板上に膜の材料液を塗布する際に材料液の膜厚変動を防止して、基板上に均一な膜厚の膜を形成することができる成膜方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の成膜方法は、液滴吐出手段を用いて膜形成材料を含む材料液を基板上に塗布して膜を形成する成膜方法であって、前記基板上の第１の塗布領域に液滴を塗布する第１の塗布工程と、前記第１の塗布工程後に前記基板上の第２の塗布領域に液滴を塗布する第２の塗布工程とを含み、前記第１の塗布工程において塗布される液滴のうち、隣接する液滴の中心間距離は前記基板に着弾後の前記液滴の径と略等しく、かつ隣接する液滴どうしが繋がり、前記第２の塗布工程において塗布される液滴のうち、隣接する液滴の中心間距離は、前記第１の塗布工程において塗布される液滴の中心間距離より小さいことを特徴とする。ここで、基板に着弾後の液滴の径とは、所定時間（例えば、０秒〜３００秒）経過後における基板上での液滴の直径を言う。
【０００９】
このように成膜することで、第１の塗布工程において基板上に塗布される材料液の膜厚が、材料液の液滴同士が辛うじて繋がる程度に薄くなる。そのため、材料液の膜にスジ状の膜厚ムラが発生し難くなり、レベリング時間を短縮できる。また、材料液の膜厚が薄くなることで膜全体が乾燥しやすくなり、膜全体が均一に乾燥することで、材料液の移動による周縁部の膜厚の増加（いわゆる「しみ上がり」）を防止できる。
【００１０】
また、第２の塗布工程において基板上に液滴を吐出する際には、基板上には既に材料液の膜が塗布され、材料液の溶媒が蒸発してその蒸気に覆われた状態となっている。これにより、基板上に吐出された材料液の液滴の乾燥が防止され、基板上で液滴が容易に濡れ拡がる。そのため、第２の塗布工程において塗布した材料液の膜において、スジ状の膜厚ムラや周縁部の膜厚の増加が防止されて膜厚が均一になり、レベリング時間を短縮、あるいは省略することができる。したがって、本発明の成膜方法によれば、基板上に膜の材料液を塗布する際に、材料液の膜厚変動を防止して均一な膜厚で塗布し、基板上に均一な膜厚の膜を形成することができる。
【００１１】
また、本発明の成膜方法は、前記第２の塗布工程で吐出される第２の材料液の総量は、前記第１の塗布工程で吐出される第１の材料液の総量より多いことを特徴とする。このように成膜することで、第１の塗布工程で基板上に塗布される材料液の膜厚が、材料液を一度に塗布する場合の膜厚や、第１の塗布工程における材料液の塗布量を次の塗布工程の塗布量以上とする場合の膜厚と比較して小さくなる。そのため、材料液の膜にスジ状の膜厚ムラが発生し難くなる。また、膜厚が薄くなることで、材料液の膜全体が乾燥しやすくなり、周縁部の乾燥による膜厚の増加を防止でき、均一な膜厚の材料液の膜を形成できる。これにより、レベリング時間を短縮、あるいは省略できる。
【００１２】
また、本発明の成膜方法は、前記第１の塗布工程及び前記第２の塗布工程で吐出した液滴の中心位置がいずれも異なることを特徴とする。このように成膜することで、中心位置が重なる場合よりも均一な膜厚の膜を得ることができる。
【００１３】
また、本発明の成膜方法は、前記第２の塗布工程は前記第１の塗布工程で塗布した材料液が完全に固化していない状態で行うことを特徴とする。このように成膜することで、前記第２の塗布工程において塗布される液滴が容易に濡れ拡がり、均一な膜厚の膜を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の成膜方法は、前記第１の塗布工程において前記材料液を塗布する第１の塗布領域を、前記第２の塗布工程において前記材料液を塗布する第２の塗布領域と等しいか該第２塗布領域内とすることを特徴とする。このように成膜することで、第２の塗布工程において基板上に塗布される材料液が第２の塗布領域の外側へ濡れ拡がることを防止できる。
【００１５】
また、本発明の成膜方法は、前記液滴吐出手段と、前記基板を相対的に走査して前記液滴を前記基板上に塗布することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の成膜方法は、前記第２の塗布工程において塗布される液滴のうち、走査方向の前記液滴の中心間距離は、走査方向と交差する方向の前記液滴の中心間距離より小さいことを特徴とする。ここで、走査方向とは、液滴吐出手段が基板に対して相対的に移動する方向を言う。
【００１７】
また、本発明の成膜方法は、前記液滴吐出手段は、複数の液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出ヘッド群であることを特徴とする。このように成膜することで、膜形成にかかる時間を短縮することができ、膜全体の乾燥状態を均一にすることができる。
【００１８】
また、本発明の成膜方法は、前記液滴吐出ヘッド群の長さは、前記第２の塗布領域の最大幅より長いことを特徴とする。このように成膜することで、第１の塗布工程及び第２の塗布工程をそれぞれ一回の走査で完了することができる。したがって、複数のヘッドを用いることで、膜形成にかかる時間を短縮することができ、膜全体の乾燥状態を均一にすることができる。
【００１９】
また、本発明の成膜方法は、前記材料液が、ポリイミドが溶解した溶液であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の成膜方法は、前記膜は、液晶分子の配向方向を規定する配向膜であることを特徴とする。このように成膜することで、配向膜の膜厚を均一にして、液晶装置の表示性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの構成を説明する断面図である。
【図３】同液滴吐出ヘッドの要部断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る配向膜の成膜工程を説明する平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、第１の塗布工程において、基板上に液滴を塗布する様子を示す図である。
【図６】第１の塗布工程において、液滴を塗布した基板上の様子を示す図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、第２の塗布工程において、基板上に液滴を塗布する様子を示す図である。
【図８】第２の塗布工程において、液滴を塗布した基板上の様子を示す図である。
【図９】第１の塗布工程において、液滴を塗布した基板上の様子の一例を示す図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、第２の塗布工程において、基板上に液滴を塗布する様子の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２３】
（成膜装置）
図１は、液滴吐出法により基板Ｐ上に膜を成膜する成膜装置１０の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、成膜装置１０は、ベース３１と、基板移動手段３２と、ヘッド移動手段３３と、液滴吐出ヘッド３４と、液体供給部３５と、制御装置４０とを備えて構成されている。ベース３１の上には、基板移動手段３２と、ヘッド移動手段３３とが設置されている。また、成膜装置１０は、不図示のクリーニングユニットと、キャッピングユニットとを備えている。
【００２４】
基板移動手段３２はベース３１上に設けられ、Ｙ軸方向に沿って配置されたガイドレール３６を有している。この基板移動手段３２は、例えばリニアモーター（図示せず）により、スライダー３７をガイドレール３６に沿って移動させるよう構成されている。
【００２５】
スライダー３７上にはステージ３９が固定されており、このステージ３９は、基板Ｐを位置決めして保持するためのものである。即ち、このステージ３９は、公知の吸着保持手段（図示せず）を有し、この吸着保持手段を作動させることにより、基板Ｐをステージ３９の上に吸着保持するように構成されている。基板Ｐは、例えばステージ３９の位置決めピン（図示せず）により、ステージ３９上の所定位置に正確に位置決めされ、保持されるようになっている。
【００２６】
ヘッド移動手段３３は、ベース３１の後部側に立てられた一対の架台３３ａ，３３ａと、これら架台３３ａ，３３ａ上に設けられた走行路３３ｂを備え、この走行路３３ｂをＸ軸方向、即ち前記の基板移動手段３２のＹ軸方向と直交する方向に沿って配置したものである。走行路３３ｂは、架台３３ａ，３３ａ間に渡された保持板３３ｃと、この保持板３３ｃ上に設けられた一対のガイドレール３３ｄ，３３ｄとを備え、ガイドレール３３ｄ，３３ｄの長さ方向に液滴吐出ヘッド３４を搭載するキャリッジ４２を移動可能に保持している。キャリッジ４２は、リニアモーター（図示せず）等の作動によってガイドレール３３ｄ，３３ｄ上を走行し、これにより液滴吐出ヘッド３４をＸ軸方向に移動させるように構成されている。
【００２７】
キャリッジ４２は、ガイドレール３３ｄ，３３ｄの長さ方向、即ちＸ軸方向に、例えば、１μｍ単位で移動可能になっている。キャリッジ４２のこのような移動はコンピューター等からなる制御装置４０によって制御可能に構成されている。
【００２８】
制御装置４０は、液滴吐出ヘッド３４の位置情報、即ち液滴吐出ヘッド３４のガイドレール３３ｄ，３３ｄ上での位置（Ｘ座標）とそのときの各ノズルの位置（Ｘ座標）とを検知して記憶するものである。
【００２９】
液滴吐出ヘッド３４は、キャリッジ４２に取付部４３を介して回動可能に取り付けられたものである。取付部４３にはモーター４４が設けられており、液滴吐出ヘッド３４はその支持軸（図示せず）がモーター４４に連結している。このような構成のもとに、液滴吐出ヘッド３４はその周方向に回動可能となっている。また、モーター４４も制御装置４０に接続されており、これによって液滴吐出ヘッド３４はその周方向への回動が、制御装置４０に制御されるようになっている。
【００３０】
液体供給部３５は、材料液又は液滴としてのインクＬが充填されたインク供給容器４５と、インク供給容器４５から液滴吐出ヘッド３４にインクＬを送るためのインク供給チューブ４６とを備えたものである。
【００３１】
ここで、この実施の形態では、インクＬとして、例えば、溶媒に液晶分子の配向を規制する配向膜の材料を溶解させたものを用いている。配向膜の材料としては、例えば、ポリイミドが用いられ、この配向膜の材料を溶解可能な溶媒として、例えば、ブチルセロソルブ等の有機溶剤を用いることができる。
【００３２】
図２は液滴吐出ヘッド３４の構成を説明する断面図、図３は液滴吐出ヘッド３４の要部断面図である。
【００３３】
この実施の形態における液滴吐出ヘッド３４は、導入針ユニット１１７、ヘッドケース１１８、流路ユニット１１９及びアクチュエーターユニット１２０を主な構成要素としている。
【００３４】
導入針ユニット１１７の上面にはフィルター１２１を介在させた状態で２本の液体導入針１２２が横並びで取り付けられている。これらの液体導入針１２２には、サブタンク１０２がそれぞれ装着される。また、導入針ユニット１１７の内部には、各液体導入針１２２に対応した液体導入路１２３が形成されている。
【００３５】
この液体導入路１２３の上端はフィルター１２１を介して液体導入針１２２に連通し、下端はパッキン１２４を介してヘッドケース１１８内部に形成されたケース流路１２５と連通する。
【００３６】
フィルター１２１は、インクＬに含まれる異物を除去するために配設され、その材質は、例えば、ステンレス鋼であって、メッシュ状に形成されている。
【００３７】
サブタンク１０２は、ポリプロピレン等の樹脂製材料によって成型されている。このサブタンク１０２には、液室１２７となる凹部が形成され、この凹部の開口面に弾性シート１２６を貼設して液室１２７が区画されている。
【００３８】
また、サブタンク１０２の下部には液体導入針１２２が挿入される針接続部１２８が下方に向けて突設されている。サブタンク１０２における液室１２７は、底の浅いすり鉢形状をしている。液室１２７の側面における上下中央よりも少し下の位置には、針接続部１２８との間を連通する接続流路１２９の上流側開口が臨んでおり、この上流側開口にはインクＬを濾過するタンク部フィルター１３０がそれぞれ取り付けられている。
【００３９】
針接続部１２８の内部空間には液体導入針１２２が液密に嵌入されるシール部材１３１が嵌め込まれている。このサブタンク１０２には、インク供給チューブ４６が接続される。インク供給チューブ４６は、液体供給部３５のインク供給容器４５に貯留されたインクＬを供給する。したがって、インク供給チューブ４６を通ってきたインクＬは、この液室１２７に流入する。
【００４０】
上記の弾性シート１２６は、液室１２７を収縮させる方向と膨張させる方向とに変形可能である。そして、この弾性シート１２６の変形によるダンパー機能によって、インクＬの圧力変動が吸収される。即ち、弾性シート１２６の作用によってサブタンク１０２が圧力ダンパーとして機能する。従って、インクＬは、サブタンク１０２内で圧力変動が吸収された状態で液滴吐出ヘッド３４側に供給される。
【００４１】
ヘッドケース１１８は、合成樹脂製の中空箱体状部材であり、下端面に接着剤を介して流路ユニット１１９を接合し、内部に形成された収容空部１３７内にアクチュエーターユニット１２０を収容し、流路ユニット１１９側とは反対側の上端面にパッキン１２４を介在した状態で導入針ユニット１１７を取り付けるようになっている。
【００４２】
このヘッドケース１１８の内部には、高さ方向を貫通してケース流路１２５が設けられている。このケース流路１２５の上端は、パッキン１２４を介して導入針ユニット１１７の液体導入路１２３とそれぞれ連通するようになっている。
【００４３】
また、ケース流路１２５の下端は、流路ユニット１１９内の共通インク室１４４に連通するようになっている。従って、液体導入針１２２から導入されたインクＬは、液体導入路１２３及びケース流路１２５を通じて共通インク室１４４側にそれぞれ供給される。
【００４４】
ヘッドケース１１８の収容空部１３７内に収容されるアクチュエーターユニット１２０は、図３に示すように、櫛歯状に列設された複数の圧電振動子１３８と、この圧電振動子１３８が接合される固定板１３９と、制御装置４０からの駆動信号を圧電振動子１３８供給する配線部材としてのフレキシブルケーブル１４０とから構成される。各圧電振動子１３８は、固定端部側が固定板１３９上に接合され、自由端部側が固定板１３９の先端面よりも外側に突出している。即ち、各圧電振動子１３８は、所謂片持ち梁の状態で固定板１３９上にそれぞれ取り付けられている。
【００４５】
また、各圧電振動子１３８を支持する固定板１３９は、例えば、厚さ１ｍｍ程度のステンレス鋼によって構成されている。そして、アクチュエーターユニット１２０は、固定板１３９の背面を、収容空部１３７を区画するケース内壁面に接着することで収容空部１３７内にそれぞれ収納・固定されている。
【００４６】
流路ユニット１１９は、振動板１４１、流路基板１４２及びノズル基板１４３からなる流路ユニット構成部材を積層した状態で接着剤を介して接合して一体化することにより作製されている。これらは、共通インク室１４４からインク供給口１４５及び圧力室１４６を通りノズル１４７に至るまでの一連のインク流路を形成する部材である。
【００４７】
圧力室１４６は、ノズル１４７の列設方向に対して直交する方向に細長い室として形成されている。
【００４８】
また、共通インク室１４４は、ケース流路１２５と連通し、液体導入針１２２側からのインクＬが導入される室である。そして、この共通インク室１４４に導入されたインクＬは、インク供給口１４５を通じて圧力室１４６に分配供給される。
【００４９】
流路ユニット１１９の底部に配置されるノズル基板１４３は、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル１４７を列状に開設した金属製の薄い板材である。この実施の形態のノズル基板１４３は、ステンレス鋼の板材によって作製され、この実施の形態においてはノズル１４７の列が、それぞれサブタンク１０２に対応して形成されている。
【００５０】
ノズル基板１４３と振動板１４１との間に配置される流路基板１４２は、インク流路及び処理液流路となる流路部、具体的には、共通インク室１４４、インク供給口１４５及び圧力室１４６となる空部が区画形成された板状の部材である。
【００５１】
この実施の形態において、流路基板１４２は、結晶性を有する基材であるＳｉウェハーを異方性エッチング処理することによって作製されている。振動板１４１は、ステンレス鋼等の金属製の支持板上に弾性フィルムをラミネート加工した二重構造の複合板材である。この振動板１４１の圧力室１４６に対応する部分には、エッチングなどによって支持板を環状に除去することで、圧電振動子１３８の先端面が接合される島部１４８が形成されており、この部分はダイヤフラム部として機能する。即ち、この振動板１４１は、圧電振動子１３８の作動に応じて島部１４８の周囲の弾性フィルムが弾性変形するように構成されている。また、振動板１４１は、流路基板１４２の一方の開口面を封止し、コンプライアンス部１４９としても機能する。このコンプライアンス部１４９に相当する部分についてはダイヤフラム部と同様にエッチングなどにより支持板を除去して弾性フィルムだけにしている。
【００５２】
そして、上記の液滴吐出ヘッド３４において、フレキシブルケーブル１４０を通じて駆動信号が圧電振動子１３８に供給されると、この圧電振動子１３８が素子長手方向に伸縮し、これに伴い島部１４８が圧力室１４６に近接する方向或いは離隔する方向に移動する。これにより、圧力室１４６の容積が変化し、圧力室１４６内のインクＬに圧力変動が生じる。この圧力変動によってノズル１４７から液滴状となったインクＬが吐出される。
【００５３】
（配向膜の成膜方法）
次に、この実施の形態の成膜方法について説明する。この実施の形態では、基板Ｐとして透明基板上に絶縁膜、ＴＦＴ、電極及び配線等が形成された液晶装置の素子基板を用い、成膜装置１０を用いて基板Ｐ上に配向膜を成膜する方法について説明する。
【００５４】
まず、図１に示すように、ステージ３９上に基板Ｐを位置決めピンにより位置決めして配置し、吸着保持手段に吸着保持する。これにより、基板Ｐは、ステージ３９上に正確に位置決めされた状態で保持される。
【００５５】
次に、第１の塗布工程について説明する。基板移動手段３２及びヘッド移動手段３３により液滴吐出ヘッド３４を移動させると共に、取付部４３のモーター４４を作動させて、図４に示すように、液滴吐出ヘッド３４を基板Ｐに対する初期位置に配置する。
【００５６】
第１の塗布工程では、図４に示すように、膜形成領域としての第２の塗布領域Ｂ内に含まれる膜形成領域としての第１の塗布領域ＡにインクＬを塗布する。ここで、第１の塗布領域は、第２の塗布領域よりＸ軸方向及びＹ軸方向ともにそれぞれ０．５ｍｍ小さい領域とする。このようにすると、第２の塗布工程において基板上に塗布される材料液が第２の塗布領域の外側へ濡れ拡がることを防止することができる。なお、本実施形態では、第１の塗布領域を、第２の塗布領域内の領域としたが、第１の塗布領域を第２の塗布領域と等しい領域としてもよい。また、第１の塗布領域の大きさは、適宜設定することができる。
【００５７】
次に、基板移動手段３２によりステージ３９をＹ軸正方向に移動させることで、液滴吐出ヘッド３４を基板Ｐに対して相対的にＹ軸負方向に移動させながら、液滴吐出ヘッド３４のノズル１４７から基板Ｐ上に、図５（ａ）に示すように、インクＬを液滴として吐出して塗布する。
【００５８】
ここで、インクＬの液滴の中心間距離Ｃ１は、インクＬの液滴が、図５（ｂ）に示すように基板Ｐ上に着弾して、図５（ｃ）に示すように基板Ｐ上で拡張したときの径Ｄと略等しくなるように調整する。インクＬの液滴の中心間距離は、公知の技術を用いて調整することができる。例えば、液滴吐出ヘッド３４を回動させ、走査方向と直交する方向のノズル間隔を調整することで、液滴の中心間距離Ｃ１を調整することができる。また、ノズルを選択的に使用し、吐出間隔を変更することで、液滴の中心間距離Ｃ１を調整することもできる。
【００５９】
また、液滴の中心間距離Ｃ１は、しみ上がりが生じない膜厚の膜を形成可能であれば、液滴径より小さくしてもよく、本実施形態では、基板Ｐ上に着弾後の液滴径３００μｍに対して、Ｙ軸方向の液滴の中心間距離及びＸ軸方向の液滴の中心間距離を、それぞれ２８８μｍ、２８０μｍとする。
【００６０】
図４に示すように、初期位置側の縁から吐出開始位置とは反対側の縁までインクＬを塗布したら、ヘッド移動手段３３により、液滴吐出ヘッド３４をＸ軸正方向に移動させて改行し、基板移動手段３２によりステージ３９をＹ軸負方向に移動させる。そして、液滴吐出ヘッド３４を基板Ｐに対して相対的にＹ軸正方向に移動させながら、液滴吐出ヘッド３４のノズル１４７から基板Ｐ上にインクＬを吐出して塗布する。このように、配向膜の第１の塗布領域Ａの外縁でＸ軸正方向に改行を繰り返しながら、液滴吐出ヘッド３４をＹ軸方向に往復させ、第１の塗布領域の全域にインクＬを塗布する（第１の塗布工程）。
【００６１】
このように塗布すると、図６に示すように、隣接する液滴どうしが辛うじて繋がる程度、即ち隣接する液滴の中心間距離は基板に着弾後の液滴径と略等しく、かつ隣接する液滴どうしが繋がる状態で配置される。ここで、液滴どうしが辛うじて繋がる程度とは、直径方向の液滴の重なり部の長さが液滴径に対して１０％以下となっている状態を言う。但し、この状態では図６の網掛け部で示されるようなインクＬが付与されない箇所が残ることが考えられる。しかし、基板上の液滴の表面張力によって、液滴どうしが間隙を埋めるように繋がり、連続的な膜を形成することができ、インクＬが薄く塗布された状態となる。
【００６２】
そして、基板Ｐ上でインクＬの溶媒が蒸発してその蒸気が発生し、基板Ｐ上がインクＬの溶媒の蒸気によって覆われた状態となる。
【００６３】
次に、第２の塗布工程について説明する。液滴吐出ヘッド３４を第２の塗布工程における初期位置に移動させる。なお、第２の塗布工程における初期位置は、第１の塗布工程で塗布した液滴の中心と第２の塗布工程で塗布する液滴の中心とをずらすため、第１の塗布工程の初期位置から所定量のオフセットを走査方向と交差する方向にかけた位置とする。一般的に、中心部は外縁部より膜厚が厚くなるため、液滴の中心をずらすことによって、中心部が重なる場合より均一な膜厚の配向膜を得ることができる。本実施形態では、第２の塗布工程における初期位置は、第１の塗布工程における初期位置からＸ軸正方向に３５μｍ離れた位置とする。
【００６４】
次に、基板移動手段３２によりステージ３９をＹ軸正方向に移動させることで、液滴吐出ヘッド３４を基板Ｐに対して相対的にＹ軸負方向に移動させながら、液滴吐出ヘッド３４のノズル１４７から基板Ｐ上に、図７に示すように、インクＬを液滴として吐出して塗布する。ここで、第２の塗布工程において塗布する液滴のサイズは、第１の塗布工程において塗布する液滴のサイズと等しいか第１の塗布工程において塗布する液滴のサイズより大きくなるように駆動信号を調節する。
【００６５】
本工程では、図８に示すように、液滴吐出ヘッド３４から基板Ｐ上に塗布されたインクＬの液滴の中心間距離Ｃ２及び中心間距離Ｃ３が、第１の塗布工程で塗布される液滴の中心間距離Ｃ１より小さくなるように塗布する。したがって、本工程におけるインクＬの総吐出量は、第１の塗布工程におけるインクＬの総吐出量よりも多くなる。
【００６６】
本実施形態では、Ｙ軸方向の液滴の中心間距離Ｃ２は３６μｍとし、Ｘ軸方向の液滴の中心間距離Ｃ３は７０μｍとする。
【００６７】
このように塗布すると、１ノズルあたりの吐出量を増やして総吐出量を多くした場合よりも、隣接する液滴数が多くなるため、ノズル毎の吐出量のばらつきが分散され、膜厚をより均一にすることができる。
【００６８】
そして、図４に示すように、液滴吐出ヘッド３４を基板Ｐに対してＹ軸負方向に移動させながら、液滴吐出ヘッド３４のノズル１４７から基板Ｐ上に塗布されたインクＬ上に、インクＬの液滴を吐出して塗布する。そして、第１の塗布工程と同様に、配向膜の第２の塗布領域Ｂの外縁でＸ軸正方向に改行を繰り返しながら、液滴吐出ヘッド３４をＹ軸方向に往復させ、第２の塗布領域Ｂ（配向膜の形成領域）の全域にインクＬを塗布する（第２の塗布工程）。
【００６９】
このとき、図７（ａ）に示すように、基板Ｐ上には第１の塗布工程のインクＬの膜が均一な膜厚で塗布されて、インクＬの溶媒の蒸気によって覆われた状態となっている。そのため、次の塗布工程で吐出されたインクＬの液滴は、基板Ｐ上に着弾した後に乾燥が防止される。また、第１の塗布工程で塗布した材料液が、完全に固化していない状態で第２の塗布工程を行うことによって、図７（ｂ）に示すように基板Ｐ上で容易に濡れ拡がり、均一な膜厚のインクＬの膜が形成される。
【００７０】
次いで、基板Ｐ上に塗布されたインクＬを、例えば、加熱乾燥させることで、基板Ｐ上に配向膜が成膜される。本実施例では、膜を８０℃のホットプレートで１０分間の仮乾燥を行い溶媒を除去し、さらに２２０℃のクリーンオーブンで６０分間の本焼成を行う。
【００７１】
以上説明したように、この実施の形態によれば、第１の塗布工程においてインクＬの液滴の中心間距離Ｃ１を、インクＬの液滴が基板Ｐ上に着弾して、基板Ｐ上で拡張したときの径Ｄと等しくなるように調整することで、インクＬの膜厚を、基板Ｐ上に着弾して拡張したインクＬの液滴同士が辛うじて繋がる程度の薄い膜厚とすることができる。そのため、インクＬの膜にスジ状の膜厚ムラが発生し難くなる。また、膜厚が薄くなることで、インクＬの膜全体が乾燥しやすくなり、周縁部の乾燥による膜厚の増加を防止でき、均一な膜厚のインクＬの膜を形成できる。これにより、レベリング時間を短縮、あるいは省略できる。
【００７２】
また、第１の塗布工程のインクＬの総吐出量より次の塗布工程の総吐出量を多くすることで、基板Ｐ上に塗布されるインクＬの膜厚が、インクＬを一度に塗布する場合の膜厚や、第１の塗布工程におけるインクＬの塗布量を次の塗布工程の塗布量以上とする場合の膜厚と比較して小さくなる。これにより、インクＬの膜にスジ状の膜厚ムラが発生することをより効果的に防止できる。また、インクＬの膜全体がより乾燥しやすくなり、周縁部の乾燥による膜厚の増加をより効果的に防止でき、より均一な膜厚のインクＬの膜を形成できる。これにより、レベリング時間を省略することが可能になる。
【００７３】
また、次の塗布工程において基板Ｐ上に液滴を吐出する際には、基板Ｐ上にはインクＬの膜が塗布され、インクＬの溶媒が蒸発してその蒸気に覆われた状態となっている。これにより、基板Ｐ上に吐出されたインクＬの液滴の乾燥が防止される。また、第１の塗布工程で塗布した材料液が、完全に固化していないため、基板Ｐ上で液滴が容易に濡れ拡がる。そのため、インクＬの膜においてもスジ状の膜厚ムラや周縁部のしみ上がりが防止され、インクＬの膜厚を均一にすることができる。これにより、レベリング時間を短縮、あるいは省略することができる。
【００７４】
したがって、この実施の形態の成膜方法によれば、基板Ｐ上に配向膜の材料液であるインクＬを塗布する際に、インクＬの膜厚変動を防止して均一な膜厚で塗布し、基板Ｐ上に均一な膜厚の配向膜を形成することができる。さらに、この基板Ｐを液晶装置の基板として用いることで、基板間に挟持された液晶層の層厚を均一にして、液晶装置の表示性能を向上させることができる。
【００７５】
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施形態では単一の液滴吐出ヘッドを備えた成膜装置について説明したが、液滴吐出ヘッドを複数備えた成膜装置を用いてもよい。このような成膜装置を用いる場合、一回の走査で塗布可能な最大幅は、形成領域のＸ軸方向の寸法と、第２の塗布工程における初期位置のＸ軸方向のオフセット量の和より大きいことが好ましい。このようにすることで、第１の塗布工程及び第２の塗布工程をそれぞれ一回の走査で完了することができる。したがって、複数のヘッドを用いることで、膜形成にかかる時間を短縮することができ、膜全体の乾燥状態を均一にすることができる。
【００７６】
また、第１の塗布工程では、図９に示すように液滴を塗布してもよい。このように塗布することで、より均一な膜厚の膜を形成することができる。
また、所定の厚さの膜を得るため、第２の塗布工程を繰り返し行ってもよい。
【００７７】
また、図１０に示すように、第２の塗布工程におけるインクＬの吐出量は、第１の塗布工程におけるインクＬの吐出量よりも多くしてもよい。
【００７８】
また、インクの液滴の中心間距離は、インクの液滴が基板上に着弾して拡張したときの径より小さくなるように調整してもよい。
【００７９】
また、液滴径を液滴の中心間距離と略等しくなるように制御してもよい。
【００８０】
また、上述の実施形態では液滴吐出ヘッドと基板を相対的に走査して液滴を塗布する成膜装置について説明したが、膜形成領域全面に液滴を一括して塗布することが可能な成膜装置を用いてもよい。
【００８１】
また、第１の塗布工程において、第２の塗布工程において塗布される材料液の膜厚変動を想定し、膜厚変動に応じてインクの塗布量を膜の膜厚が均一となるように調整してもよい。例えば、第２の塗布工程で塗布するインクの周縁部において膜厚が増加する場合には、第１の塗布工程において塗布する材料液の周縁部の膜厚を他の部分よりも小さくしておくことで、最終的なインクの膜厚を均一にすることができ、均一な膜厚の配向膜を形成することができる。
【００８２】
また、本発明の成膜方法は、配向膜以外の膜の成膜にも適用可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８３】
Ｌ…材料液又は液滴としてのインク、Ｐ…基板、Ｃ１〜Ｃ３…中心間距離、Ｄ…径、Ａ…膜形成領域としての第１の塗布領域、Ｂ…膜形成領域としての第２の塗布領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴吐出手段を用いて膜形成材料を含む材料液を基板上に塗布して膜を形成する成膜方法であって、
前記基板上の第１の塗布領域に液滴を塗布する第１の塗布工程と、
前記第１の塗布工程後に前記基板上の第２の塗布領域に液滴を塗布する第２の塗布工程とを含み、
前記第１の塗布工程において塗布される液滴のうち、隣接する液滴の中心間距離は前記基板に着弾後の前記液滴の径と略等しく、かつ隣接する液滴どうしが繋がり、
前記第２の塗布工程において塗布される液滴のうち、隣接する液滴の中心間距離は、前記第１の塗布工程において塗布される液滴の中心間距離より小さいことを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記第２の塗布工程で吐出される第２の材料液の総量は、前記第１の塗布工程で吐出される第１の材料液の総量より多いことを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記第１の塗布工程及び前記第２の塗布工程で吐出した液滴の中心位置がいずれも異なることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記第２の塗布工程は、前記第１の塗布工程で塗布した材料液が完全に固化していない状態で行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記第１の塗布領域は、前記第２の塗布領域と等しいか該第２の塗布領域内とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項６】
前記液滴吐出手段と、前記基板を相対的に走査して液滴を前記基板上に塗布することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記第２の塗布工程において塗布される液滴のうち、走査方向の液滴の中心間距離は、前記走査方向と交差する方向の液滴の中心間距離より小さいことを特徴とする請求項６に記載の成膜方法。
【請求項８】
前記液滴吐出手段は、複数の液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出ヘッド群であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の成膜方法。
【請求項９】
前記液滴吐出ヘッド群の長さは、前記第２の塗布領域の最大幅より長いことを特徴とする請求項８に記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記材料液は、ポリイミドが溶解した溶液であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記膜は、液晶分子の配向方向を規定する配向膜であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項１】
液滴吐出手段を用いて膜形成材料を含む材料液を基板上に塗布して膜を形成する成膜方法であって、
前記基板上の第１の塗布領域に液滴を塗布する第１の塗布工程と、
前記第１の塗布工程後に前記基板上の第２の塗布領域に液滴を塗布する第２の塗布工程とを含み、
前記第１の塗布工程において塗布される液滴のうち、隣接する液滴の中心間距離は前記基板に着弾後の前記液滴の径と略等しく、かつ隣接する液滴どうしが繋がり、
前記第２の塗布工程において塗布される液滴のうち、隣接する液滴の中心間距離は、前記第１の塗布工程において塗布される液滴の中心間距離より小さいことを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記第２の塗布工程で吐出される第２の材料液の総量は、前記第１の塗布工程で吐出される第１の材料液の総量より多いことを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記第１の塗布工程及び前記第２の塗布工程で吐出した液滴の中心位置がいずれも異なることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記第２の塗布工程は、前記第１の塗布工程で塗布した材料液が完全に固化していない状態で行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記第１の塗布領域は、前記第２の塗布領域と等しいか該第２の塗布領域内とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項６】
前記液滴吐出手段と、前記基板を相対的に走査して液滴を前記基板上に塗布することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記第２の塗布工程において塗布される液滴のうち、走査方向の液滴の中心間距離は、前記走査方向と交差する方向の液滴の中心間距離より小さいことを特徴とする請求項６に記載の成膜方法。
【請求項８】
前記液滴吐出手段は、複数の液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出ヘッド群であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の成膜方法。
【請求項９】
前記液滴吐出ヘッド群の長さは、前記第２の塗布領域の最大幅より長いことを特徴とする請求項８に記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記材料液は、ポリイミドが溶解した溶液であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記膜は、液晶分子の配向方向を規定する配向膜であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１８４２１４（Ｐ２０１０−１８４２１４Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３１０２０（Ｐ２００９−３１０２０）
【出願日】平成２１年２月１３日（２００９．２．１３）
【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２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１３日（２００９．２．１３）
【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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