配向膜の成膜装置
【課題】基板の表面に均一な膜厚の配向膜を形成することができ、かつ、メンテナンス頻度を低下させて配向膜の生産性を向上させることができる配向膜の成膜装置を提供する。
【解決手段】材料液Ｌ１を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド３４Ａと、液滴吐出ヘッド３４Ａの走査方向の前方に配置され、配向膜材料を溶解可能な処理液Ｌ２を吐出する塗布部と３４Ｂ、を備えることを特徴とする。
【解決手段】材料液Ｌ１を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド３４Ａと、液滴吐出ヘッド３４Ａの走査方向の前方に配置され、配向膜材料を溶解可能な処理液Ｌ２を吐出する塗布部と３４Ｂ、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、配向膜の成膜装置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装置が知られている。この成膜装置は、基板の表面に溶液を噴射塗布する塗布装置において、往路と復路に沿って往復移動される搬送台と、この搬送台に回転可能に設けられ、上記基板を保持するテーブルと、このテーブルの上側に設けられ、上記搬送台の移動方向と交差する方向に沿って並設された複数のノズルを有するヘッドと、上記搬送台に設けられ、上記テーブルを回転駆動する駆動モータと、上記駆動モータにより上記テーブルを往路復路別に回転させ、上記基板の向きを変更してから、上記搬送台を上記往路復路に沿って移動させることで上記基板を上記ヘッドに通過させる制御装置とを具備するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ヘッドに所定方向に所定間隔で形成された複数のノズルから、隣り合うノズルの間隔よりも小さな径のドットで溶液を基板に噴射塗布する成膜装置において、上記ヘッドと上記基板とを相対的に上記所定方向に駆動する駆動手段と、上記ヘッドのノズルから上記基板に上記所定方向に所定間隔で離間する溶液の複数のドットを噴射塗布したのち、所定間隔で隣り合う一対のドット間の部分を最初に噴射塗布したドットに最後に噴射塗布するドットが隣接することのない順序によって複数のドットで塗り潰すよう、上記駆動手段を制御する制御手段とを具備するものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、基板に溶液をインクジェット方式によって塗布する溶液の塗布装置において、上記基板の上記溶液が塗布される板面を励起処理するための励起部と、この励起部で処理された板面に上記溶液をインクジェット方式によって塗布する塗布部とを備えたものが開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−１９３２３２号公報
【特許文献２】特開２００５−７２１号公報
【特許文献３】特開２００４−２５５３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、液晶装置に用いられる配向膜を液滴として吐出して成膜するためには、ポリイミド等の配向膜材料を、例えば、ブチルセロソルブやＮ−メチル−２−ピロリドン（N-methylpyrrolidone：ＮＭＰ）等の有機溶剤に溶解させた材料液を用いる必要がある。これらの有機溶剤は成膜装置の液滴吐出ヘッドを劣化させるため、成膜装置のメンテナンス頻度が増加して、生産性が低下するという課題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、基板の表面に均一な膜厚の配向膜を形成することができ、かつ、メンテナンス頻度を低下させて配向膜の生産性を向上させることができる配向膜の成膜装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の配向膜の成膜装置は、溶媒に配向膜材料を溶解させた材料液を基板上に吐出して塗布し、配向膜を成膜する成膜装置であって、前記材料液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、前記配向膜材料を溶解可能な処理液を吐出する塗布部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このように構成することで、基板上に塗布部によって処理液を塗布すると共に、液滴吐出ヘッドによって材料液の液滴を吐出する際に、材料液の液滴を、塗布部によって塗布された処理液上に着弾させることができる。ここで、処理液は材料液の溶質である配向膜の材料を溶解可能であるため、処理液上に着弾した材料液の液滴は処理液と接触して粘度が低下する。これにより、基板上に着弾した材料液の液滴を容易に濡れ拡がらせることができる。
また、材料液の液滴を基板上に吐出する前に処理液を塗布することで、処理液の一部が蒸発して基板の表面が処理液の蒸気によって覆われた状態で液滴が着弾する。これにより、基板上での材料液の乾燥を防止して、材料液の液滴を容易に濡れ拡がらせることができる。
また、基板上で処理液と接触させて材料液の液滴の粘度を低下させることができるので、材料液の溶媒の比率を低下させて配向膜材料の濃度を上昇させることができる。これにより、液滴吐出ヘッドが材料液の溶媒によって劣化することを防止できる。
したがって、本発明の成膜装置によれば、材料液の液滴を基板上で容易に濡れ広がらせて均一な膜厚の配向膜を形成することができるだけでなく、液滴吐出ヘッドが劣化することを防止してメンテナンス頻度を低下させ、配向膜の生産性を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の配向膜の成膜装置は、前記塗布部は、前記液滴吐出ヘッドの走査方向の前方に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
このように構成することで、基板上で液滴吐出ヘッドを走査方向に移動させると、基板上を液滴吐出ヘッドが通過する前に塗布部が通過する。そのため、基板上に塗布部によって処理液を塗布すると共に、液滴吐出ヘッドによって材料液の液滴を吐出すると、材料液の液滴は、塗布部によって塗布された処理液上に着弾する。ここで、処理液は材料液の溶質である配向膜の材料を溶解可能であるため、処理液上に着弾した材料液の液滴は処理液と接触して粘度が低下する。これにより、基板上に着弾した材料液の液滴を容易に濡れ拡がらせることができる。
【００１１】
また、本発明の配向膜の成膜装置は、前記塗布部は、前記液滴吐出ヘッドの前記走査方向と直交する方向の端部と前記走査方向に重なる位置に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
このように構成することで、液滴吐出ヘッドの端部のノズルが対向し通過する基板上の領域に、塗布部によって処理液を塗布することができる。これにより、材料液の塗布時に液滴吐出ヘッドの端部の重なりによって液滴が重なって配置される領域が発生しても、その領域の材料液を容易に濡れ拡がらせてスジ状の膜厚ムラが発生することを防止し、均一な膜厚の配向膜を成膜することができる。
【００１３】
また、本発明の配向膜の成膜装置は、前記塗布部は、前記溶媒よりも前記配向膜材料に対する溶解性が高い前記処理液に対して耐性を有することを特徴とする。
【００１４】
このように構成することで、基板上で処理液に接触した材料液の液滴をより容易に濡れ拡がらせて、より均一な膜厚の配向膜を成膜できる。また、材料液の溶媒の比率をより低下させることができ、液滴吐出ヘッドの劣化をより効果的に防止できる。また、塗布部が処理液に対する耐性を有しているので、塗布部の処理液による劣化が防止され、成膜装置のメンテナンス頻度を低下させることができる。
【００１５】
また、本発明の配向膜の成膜装置は、前記塗布部は、ディスペンサであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の配向膜の成膜装置は、前記塗布部は、スプレーであることを特徴とする。
【００１７】
このように構成することで、塗布部が処理液により劣化することが防止できる。したがって、成膜装置のメンテナンス頻度を低下させ、配向膜の生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（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３４Ａと、ディスペンサ（塗布部）３４Ｂ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。
【００２０】
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（図示せず）により、スライダ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。
スライダ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。
【００２１】
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３４Ａ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（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３４ＡをＸ軸方向に移動させるように構成されている。
【００２２】
液滴吐出ヘッド３４Ａのノズルの配設方向の一方の端部３４ｅには、ディスペンサ３４Ｂが固定されている。ディスペンサ３４Ｂは、液滴吐出ヘッド３４Ａの端部３４ｅとノズルの配設方向と直交する方向に重なるように液滴吐出ヘッド３４Ａに固定されている。
【００２３】
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。
制御装置４０は、液滴吐出ヘッド３４Ａ及びディスペンサ３４Ｂの位置情報、即ち液滴吐出ヘッド３４Ａ及びディスペンサ３４Ｂ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。
【００２４】
液滴吐出ヘッド３４Ａ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４４が設けられており、液滴吐出ヘッド３４Ａはその支持軸（図示せず）がモータ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３４Ａ及びディスペンサ３４Ｂはその周方向に回動可能となっている。また、モータ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３４Ａ及びディスペンサ３４Ｂ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。
【００２５】
液体供給部３５は、インク（材料液）Ｌ１が充填されたインク供給容器４５Ａと、処理液Ｌ２が充填された処理液供給容器４５Ｂと、インク供給容器４５Ａから液滴吐出ヘッド３４ＡにインクＬ１を送るためのインク供給チューブ４６Ａと、処理液供給容器４５Ｂからディスペンサ３４Ｂに処理液Ｌ２を送るための処理液供給チューブ４６Ｂとを備えたものである。
【００２６】
ここで、この実施の形態では、インクＬ１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。
また、処理液Ｌ２としては、配向膜の材料を溶解可能であり、かつインクＬ１の溶媒よりも配向膜の材料に対する溶解性の高い液体を用いる。この実施の形態では、処理液Ｌ２として、例えば、ブチルセロソルブよりもポリイミドに対する溶解性が高いＮ−メチル−２−ピロリドン（N-methylpyrrolidone：ＮＭＰ）等を用いている。
【００２７】
図２は液滴吐出ヘッド３４Ａの構成を説明する断面図、図３は液滴吐出ヘッド３４Ａの要部断面図である。
この実施の形態における液滴吐出ヘッド３４Ａ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ユニット１２０を主な構成要素としている。
導入針ユニット１１７の上面にはフィルタ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。
この液体導入路１２３の上端はフィルタ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。
【００２８】
フィルタ１２１は、インクＬ１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。
【００２９】
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。
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Ｌ１を濾過するタンク部フィルタ１３０がそれぞれ取り付けられている。
【００３０】
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４６Ａが接続される。インク供給チューブ４６Ａは、液体供給部３５のインク供給容器４５Ａに貯留されたインクＬ１を供給する。したがって、インク供給チューブ４６Ａを通ってきたインクＬ１は、この液室１２７に流入する。
【００３１】
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機能によって、インクＬ１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が圧力ダンパとして機能する。従って、インクＬ１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３４Ａ側に供給される。
【００３２】
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。
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。
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Ｌ１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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
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Ｌ１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Ｌ１は、インク供給口１４５を通じて圧力室１４６に分配供給される。
【００３７】
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。
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。
【００３８】
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。
【００３９】
そして、上記の液滴吐出ヘッド３４Ａ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Ｌ１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Ｌ１が吐出される。
【００４０】
図４はディスペンサ３４Ｂの構成を説明する断面図である。
ディスペンサ３４Ｂは、図４に示すように、処理液Ｌ２を収容するシリンジ１５０と吐出口であるノズル１５１とを備えている。シリンジ１５０は、シリンジ固定部１６０に嵌合されて液密に固定されている。また、シリンジ固定部１６０には処理液供給口１６１が開設され、処理液供給口１６１には、処理液供給チューブ４６Ｂがシリンジ１５０内に処理液Ｌ２を供給可能に液密に接続されている。
【００４１】
この実施の形態の成膜装置１０では、このシリンジ固定部１６０が、例えば、液滴吐出ヘッド３４Ａの導入針ユニット１１７に固定されて、図１に示すように、液滴吐出ヘッド３４Ａとディスペンサ３４Ｂとが一体的に移動するように構成されている。
また、処理液供給チューブ４６Ｂの途中には、シリンジ１５０内の処理液Ｌ２の吐出圧力を調整する吐出圧力調整手段として、例えば、公知のサックバック装置（図示省略）が接続されている。サックバック装置は、例えば、サックバック吸引切換用電磁弁及びシリンジ１５０内の圧力を調整可能なサックバック装置本体等を備えて構成されている。
【００４２】
次に、上述の成膜装置１０を用いて基板Ｐ上に配向膜を成膜する工程について説明する。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意し、成膜装置１０を用いて基板Ｐ上に上述のインクＬ１を吐出して配向膜を成膜する。
【００４３】
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、吸着保持手段により基板Ｐをステージ３９の上に吸着保持する。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。
次に、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３４Ａ及びディスペンサ３４Ｂを移動させると共に、取付部４３のモータ４４を作動させて、図５（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド３４Ａ及びディスペンサ３４Ｂを基板Ｐに対する初期位置Ｐ０に配置する。
【００４４】
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３４Ａを基板Ｐに対してＹ軸負方向に移動させる。そして、ディスペンサ３４Ｂのノズル１５１から基板Ｐ上に処理液Ｌ２を塗布すると共に、液滴吐出ヘッド３４Ａのノズル１４７から基板Ｐ上に上述のインクＬ１を吐出して塗布する。
このとき、液滴吐出ヘッド３４ＡのＹ軸負方向、すなわち液滴吐出ヘッド３４Ａの走査方向の前方に塗布部であるディスペンサ３４Ｂが配置されている。また、液滴吐出ヘッド３４Ａのノズル１４７の列設方向、すなわち、液滴吐出ヘッド３４Ａの走査方向と直交する方向（Ｘ軸方向）の液滴吐出ヘッド３４Ａの端部３４ｅと、液滴吐出ヘッド３４Ａの走査方向（Ｙ軸負方向）に重なる位置にディスペンサ３４Ｂが配置されている。
【００４５】
このため、基板Ｐ上で液滴吐出ヘッド３４Ａを上記の走査方向に移動させると、基板Ｐ上を液滴吐出ヘッド３４Ａの端部３４ｅが通過する前に、ディスペンサ３４Ｂが通過する。そのため、走査方向の前方にディスペンサ３４Ｂが固定された液滴吐出ヘッド３４Ａの端部３４ｅが通過する領域においては、基板Ｐ上にディスペンサ３４Ｂによって処理液Ｌ２を塗布し、液滴吐出ヘッド３４ＡによってインクＬ１の液滴Ｄ１を吐出すると、インクＬ１の液滴Ｄ１は、図６（ａ）に示すように、基板Ｐ上にディスペンサ３４Ｂによって塗布された処理液Ｌ２上に着弾する。
【００４６】
ここで、処理液Ｌ２はインクＬ１の溶質であるポリイミドを溶解可能であるため、処理液Ｌ２上に着弾したインクＬ１の液滴Ｄ１は処理液Ｌ２と接触して粘度が低下する。これにより、基板Ｐ上に着弾したインクＬ１の液滴Ｄ１を容易に濡れ拡がらせることができる。
また、インクＬ１の液滴Ｄ１を基板Ｐ上に吐出する前に処理液Ｌ２を塗布することで、処理液Ｌ２の一部が蒸発して基板Ｐの表面が処理液Ｌ２の蒸気によって覆われた状態で液滴Ｄ１が基板Ｐ上に着弾する。これにより、基板Ｐ上でのインクＬ１の乾燥を防止して、インクＬ１の液滴Ｄ１を容易に濡れ拡がらせることができる。
【００４７】
次いで、基板Ｐの初期位置Ｐ０側の縁から初期位置Ｐ０とは反対側の縁まで処理液Ｌ２及びインクＬ１を塗布したら、ヘッド移動手段３３及び基板移動手段３２により液滴吐出ヘッド３４ＡをＸ軸正方向に移動させて改行し、図５（ｂ）に示すように、初期位置Ｐ０からＸ軸正方向に移動させた位置Ｐ１に配置する。ここで、位置Ｐ１は、最初にインクＬ１を塗布した領域の縁に、これからインクＬ１を塗布する領域縁が重なる位置とする。
【００４８】
次いで、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。そして、液滴吐出ヘッド３４Ａ及びディスペンサ３４Ｂを基板Ｐに対してＹ軸負方向に移動させて、ディスペンサ３４Ｂのノズル１５１から基板Ｐ上に処理液Ｌ２を塗布すると共に液滴吐出ヘッド３４Ａのノズル１４７から基板Ｐ上にインクＬ１を吐出して塗布する。
このように、液滴吐出ヘッド３４Ａ及びディスペンサ３４Ｂを基板Ｐに対してＹ軸負方向に走査させ、その後、Ｘ軸正方向に移動させることを繰り返して、基板Ｐ上の配向膜の形成領域の全域にインクＬ１を塗布する。
【００４９】
このとき、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、基板Ｐ上に液滴Ｄ１が重なって配置される領域Ｗが発生する。
しかし、ディスペンサ３４Ｂが液滴吐出ヘッド３４Ａの端部３４ｅと走査方向に重なる位置に配置されているので、液滴吐出ヘッド３４Ａの端部３４ｅが上方を通過する領域に処理液Ｌ２を塗布し、上記の領域Ｗを処理液Ｌ２の塗布領域内とすることができる。
【００５０】
これにより、基板Ｐ上に液滴Ｄ１が重なって配置される領域Ｗが発生しても、その領域ＷのインクＬ１を処理液Ｌ２と接触させることで容易に濡れ拡がらせて、基板Ｐ上に塗布されたインクＬ１にスジ状の膜厚ムラが発生することを防止し、インクＬ１の膜厚を均一にすることができる。
【００５１】
そして、上述のように基板Ｐ上の配向膜の形成領域の全域にインクＬ１を均一な膜厚で塗布した後、基板Ｐ上のインクＬ１を加熱乾燥させることで、基板Ｐ上に配向膜が成膜される。
【００５２】
以上説明したように、この実施の形態の成膜装置１０によれば、インクＬ１の液滴Ｄ１を基板Ｐ上で容易に濡れ広がらせて、基板Ｐ上にインクＬ１を連続的かつ均一な膜厚で塗布することができるので、連続的かつ均一な膜厚の配向膜を形成することができる。
【００５３】
また、基板Ｐ上で液滴Ｄ１と処理液Ｌ２とを接触させて、インクＬ１の粘度を低下させることができるので、インクＬ１の溶媒であるブチルセロソルブの比率を低下させてポリイミドの濃度を上昇させることができる。そのため、例えば、液滴吐出ヘッド３４Ａのヘッドケース１１８と流路ユニット１１９との接合部にブチルセロソルブが浸透し、接着材の膨潤等により液滴吐出ヘッド３４Ａが劣化することを防止できる。これにより、液滴吐出ヘッド３４Ａの寿命を延長させ、メンテナンス頻度を低下させ、配向膜の生産性を向上させることができる。
【００５４】
また、インクＬ１のポリイミドの濃度を上昇させて、インクＬ１の粘度を上昇させることができ、インクＬ１の乾燥時における周縁部へのインクＬ１の移動を防止して、配向膜の周縁部の膜厚の増加（しみ上がり）を防止することができる。
【００５５】
また、処理液Ｌ２としてインクＬ１の溶媒であるブチルセロソルブよりもポリイミドに対する溶解性の高いＮＭＰを用いることで、処理液Ｌ２上に滴下されたインクＬ１の液滴Ｄ１をより容易に濡れ拡がらせ、基板Ｐ上に塗布されたインクＬ１の膜厚をより均一にして、より均一な膜厚の配向膜を形成することができる。
また、処理液Ｌ２により、インクＬ１の粘度をより低下させることができるので、インクＬ１の溶媒の比率をより低下させて、より効果的に液滴吐出ヘッド３４Ａの劣化を防止できる。
【００５６】
また、この実施の形態では、処理液Ｌ２を塗布する塗布部として、ディスペンサ３４Ｂを用いている。ディスペンサ３４Ｂは、処理液Ｌ２が接触する部分における接着材による接合箇所が無いか、有っても極僅かであるため、液滴吐出ヘッド３４Ａと比較してブチルセロソルブやＮＭＰ等の有機溶剤による劣化を受け難く、処理液Ｌ２に対する耐性を有している。
したがって、処理液Ｌ２を液滴吐出ヘッド３４Ａで塗布する場合と比較して、成膜装置１０のメンテナンス頻度を低下させ、配向膜の生産性を向上させることができる。
【００５７】
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、液滴吐出ヘッド及び塗布部を複数備えた成膜装置を用いてもよい。
また、処理液は配向膜の材料を溶解可能であれば、特に限定されない。また、処理液として、配向膜の材料を溶解させたインクの溶媒を用いてもよい。
また、上述の実施形態では、液滴吐出ヘッドにディスペンサを固定して一体的に移動させる構成について説明したが、液滴吐出ヘッドとディスペンサを個別に移動させる構成としてもよい。
また、塗布部としてディスペンサを用いる場合について説明したが、ディスペンサの代わりにスプレーを用いてもよい。この場合にも、液滴吐出装置と比較して、ディスペンサと同様、構造上、有機溶剤による劣化を受けにくいので、塗布部のメンテナンス頻度を低下させることができる。また、ディスペンサを用いる場合と比較して、より広範囲に処理液を塗布することが可能となる。
また、上述の実施形態では、液滴が重なって配置される領域に対応させて基板上の配向膜の形成領域に部分的に処理液を塗布する構成について説明したが、処理液を配向膜の形成領域の全域に塗布するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【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ディスペンサの構成を説明する断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第一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６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第一実施形態に係る配向膜の成膜工程を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 成膜装置、３４Ａ 液滴吐出ヘッド、３４Ｂ ディスペンサ（塗布部）、３４ｅ 端部、Ｄ１ 液滴、Ｌ１ インク（材料液）、Ｌ２ 処理液、Ｐ 基板
【技術分野】
【０００１】
この発明は、配向膜の成膜装置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装置が知られている。この成膜装置は、基板の表面に溶液を噴射塗布する塗布装置において、往路と復路に沿って往復移動される搬送台と、この搬送台に回転可能に設けられ、上記基板を保持するテーブルと、このテーブルの上側に設けられ、上記搬送台の移動方向と交差する方向に沿って並設された複数のノズルを有するヘッドと、上記搬送台に設けられ、上記テーブルを回転駆動する駆動モータと、上記駆動モータにより上記テーブルを往路復路別に回転させ、上記基板の向きを変更してから、上記搬送台を上記往路復路に沿って移動させることで上記基板を上記ヘッドに通過させる制御装置とを具備するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ヘッドに所定方向に所定間隔で形成された複数のノズルから、隣り合うノズルの間隔よりも小さな径のドットで溶液を基板に噴射塗布する成膜装置において、上記ヘッドと上記基板とを相対的に上記所定方向に駆動する駆動手段と、上記ヘッドのノズルから上記基板に上記所定方向に所定間隔で離間する溶液の複数のドットを噴射塗布したのち、所定間隔で隣り合う一対のドット間の部分を最初に噴射塗布したドットに最後に噴射塗布するドットが隣接することのない順序によって複数のドットで塗り潰すよう、上記駆動手段を制御する制御手段とを具備するものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、基板に溶液をインクジェット方式によって塗布する溶液の塗布装置において、上記基板の上記溶液が塗布される板面を励起処理するための励起部と、この励起部で処理された板面に上記溶液をインクジェット方式によって塗布する塗布部とを備えたものが開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−１９３２３２号公報
【特許文献２】特開２００５−７２１号公報
【特許文献３】特開２００４−２５５３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、液晶装置に用いられる配向膜を液滴として吐出して成膜するためには、ポリイミド等の配向膜材料を、例えば、ブチルセロソルブやＮ−メチル−２−ピロリドン（N-methylpyrrolidone：ＮＭＰ）等の有機溶剤に溶解させた材料液を用いる必要がある。これらの有機溶剤は成膜装置の液滴吐出ヘッドを劣化させるため、成膜装置のメンテナンス頻度が増加して、生産性が低下するという課題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、基板の表面に均一な膜厚の配向膜を形成することができ、かつ、メンテナンス頻度を低下させて配向膜の生産性を向上させることができる配向膜の成膜装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の配向膜の成膜装置は、溶媒に配向膜材料を溶解させた材料液を基板上に吐出して塗布し、配向膜を成膜する成膜装置であって、前記材料液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、前記配向膜材料を溶解可能な処理液を吐出する塗布部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このように構成することで、基板上に塗布部によって処理液を塗布すると共に、液滴吐出ヘッドによって材料液の液滴を吐出する際に、材料液の液滴を、塗布部によって塗布された処理液上に着弾させることができる。ここで、処理液は材料液の溶質である配向膜の材料を溶解可能であるため、処理液上に着弾した材料液の液滴は処理液と接触して粘度が低下する。これにより、基板上に着弾した材料液の液滴を容易に濡れ拡がらせることができる。
また、材料液の液滴を基板上に吐出する前に処理液を塗布することで、処理液の一部が蒸発して基板の表面が処理液の蒸気によって覆われた状態で液滴が着弾する。これにより、基板上での材料液の乾燥を防止して、材料液の液滴を容易に濡れ拡がらせることができる。
また、基板上で処理液と接触させて材料液の液滴の粘度を低下させることができるので、材料液の溶媒の比率を低下させて配向膜材料の濃度を上昇させることができる。これにより、液滴吐出ヘッドが材料液の溶媒によって劣化することを防止できる。
したがって、本発明の成膜装置によれば、材料液の液滴を基板上で容易に濡れ広がらせて均一な膜厚の配向膜を形成することができるだけでなく、液滴吐出ヘッドが劣化することを防止してメンテナンス頻度を低下させ、配向膜の生産性を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の配向膜の成膜装置は、前記塗布部は、前記液滴吐出ヘッドの走査方向の前方に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
このように構成することで、基板上で液滴吐出ヘッドを走査方向に移動させると、基板上を液滴吐出ヘッドが通過する前に塗布部が通過する。そのため、基板上に塗布部によって処理液を塗布すると共に、液滴吐出ヘッドによって材料液の液滴を吐出すると、材料液の液滴は、塗布部によって塗布された処理液上に着弾する。ここで、処理液は材料液の溶質である配向膜の材料を溶解可能であるため、処理液上に着弾した材料液の液滴は処理液と接触して粘度が低下する。これにより、基板上に着弾した材料液の液滴を容易に濡れ拡がらせることができる。
【００１１】
また、本発明の配向膜の成膜装置は、前記塗布部は、前記液滴吐出ヘッドの前記走査方向と直交する方向の端部と前記走査方向に重なる位置に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
このように構成することで、液滴吐出ヘッドの端部のノズルが対向し通過する基板上の領域に、塗布部によって処理液を塗布することができる。これにより、材料液の塗布時に液滴吐出ヘッドの端部の重なりによって液滴が重なって配置される領域が発生しても、その領域の材料液を容易に濡れ拡がらせてスジ状の膜厚ムラが発生することを防止し、均一な膜厚の配向膜を成膜することができる。
【００１３】
また、本発明の配向膜の成膜装置は、前記塗布部は、前記溶媒よりも前記配向膜材料に対する溶解性が高い前記処理液に対して耐性を有することを特徴とする。
【００１４】
このように構成することで、基板上で処理液に接触した材料液の液滴をより容易に濡れ拡がらせて、より均一な膜厚の配向膜を成膜できる。また、材料液の溶媒の比率をより低下させることができ、液滴吐出ヘッドの劣化をより効果的に防止できる。また、塗布部が処理液に対する耐性を有しているので、塗布部の処理液による劣化が防止され、成膜装置のメンテナンス頻度を低下させることができる。
【００１５】
また、本発明の配向膜の成膜装置は、前記塗布部は、ディスペンサであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の配向膜の成膜装置は、前記塗布部は、スプレーであることを特徴とする。
【００１７】
このように構成することで、塗布部が処理液により劣化することが防止できる。したがって、成膜装置のメンテナンス頻度を低下させ、配向膜の生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（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３４Ａと、ディスペンサ（塗布部）３４Ｂ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。
【００２０】
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（図示せず）により、スライダ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。
スライダ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。
【００２１】
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３４Ａ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（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３４ＡをＸ軸方向に移動させるように構成されている。
【００２２】
液滴吐出ヘッド３４Ａのノズルの配設方向の一方の端部３４ｅには、ディスペンサ３４Ｂが固定されている。ディスペンサ３４Ｂは、液滴吐出ヘッド３４Ａの端部３４ｅとノズルの配設方向と直交する方向に重なるように液滴吐出ヘッド３４Ａに固定されている。
【００２３】
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。
制御装置４０は、液滴吐出ヘッド３４Ａ及びディスペンサ３４Ｂの位置情報、即ち液滴吐出ヘッド３４Ａ及びディスペンサ３４Ｂ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。
【００２４】
液滴吐出ヘッド３４Ａ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４４が設けられており、液滴吐出ヘッド３４Ａはその支持軸（図示せず）がモータ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３４Ａ及びディスペンサ３４Ｂはその周方向に回動可能となっている。また、モータ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３４Ａ及びディスペンサ３４Ｂ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。
【００２５】
液体供給部３５は、インク（材料液）Ｌ１が充填されたインク供給容器４５Ａと、処理液Ｌ２が充填された処理液供給容器４５Ｂと、インク供給容器４５Ａから液滴吐出ヘッド３４ＡにインクＬ１を送るためのインク供給チューブ４６Ａと、処理液供給容器４５Ｂからディスペンサ３４Ｂに処理液Ｌ２を送るための処理液供給チューブ４６Ｂとを備えたものである。
【００２６】
ここで、この実施の形態では、インクＬ１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。
また、処理液Ｌ２としては、配向膜の材料を溶解可能であり、かつインクＬ１の溶媒よりも配向膜の材料に対する溶解性の高い液体を用いる。この実施の形態では、処理液Ｌ２として、例えば、ブチルセロソルブよりもポリイミドに対する溶解性が高いＮ−メチル−２−ピロリドン（N-methylpyrrolidone：ＮＭＰ）等を用いている。
【００２７】
図２は液滴吐出ヘッド３４Ａの構成を説明する断面図、図３は液滴吐出ヘッド３４Ａの要部断面図である。
この実施の形態における液滴吐出ヘッド３４Ａ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ユニット１２０を主な構成要素としている。
導入針ユニット１１７の上面にはフィルタ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。
この液体導入路１２３の上端はフィルタ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。
【００２８】
フィルタ１２１は、インクＬ１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。
【００２９】
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。
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Ｌ１を濾過するタンク部フィルタ１３０がそれぞれ取り付けられている。
【００３０】
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４６Ａが接続される。インク供給チューブ４６Ａは、液体供給部３５のインク供給容器４５Ａに貯留されたインクＬ１を供給する。したがって、インク供給チューブ４６Ａを通ってきたインクＬ１は、この液室１２７に流入する。
【００３１】
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機能によって、インクＬ１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が圧力ダンパとして機能する。従って、インクＬ１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３４Ａ側に供給される。
【００３２】
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。
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。
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Ｌ１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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
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Ｌ１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Ｌ１は、インク供給口１４５を通じて圧力室１４６に分配供給される。
【００３７】
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。
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。
【００３８】
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。
【００３９】
そして、上記の液滴吐出ヘッド３４Ａ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Ｌ１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Ｌ１が吐出される。
【００４０】
図４はディスペンサ３４Ｂの構成を説明する断面図である。
ディスペンサ３４Ｂは、図４に示すように、処理液Ｌ２を収容するシリンジ１５０と吐出口であるノズル１５１とを備えている。シリンジ１５０は、シリンジ固定部１６０に嵌合されて液密に固定されている。また、シリンジ固定部１６０には処理液供給口１６１が開設され、処理液供給口１６１には、処理液供給チューブ４６Ｂがシリンジ１５０内に処理液Ｌ２を供給可能に液密に接続されている。
【００４１】
この実施の形態の成膜装置１０では、このシリンジ固定部１６０が、例えば、液滴吐出ヘッド３４Ａの導入針ユニット１１７に固定されて、図１に示すように、液滴吐出ヘッド３４Ａとディスペンサ３４Ｂとが一体的に移動するように構成されている。
また、処理液供給チューブ４６Ｂの途中には、シリンジ１５０内の処理液Ｌ２の吐出圧力を調整する吐出圧力調整手段として、例えば、公知のサックバック装置（図示省略）が接続されている。サックバック装置は、例えば、サックバック吸引切換用電磁弁及びシリンジ１５０内の圧力を調整可能なサックバック装置本体等を備えて構成されている。
【００４２】
次に、上述の成膜装置１０を用いて基板Ｐ上に配向膜を成膜する工程について説明する。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意し、成膜装置１０を用いて基板Ｐ上に上述のインクＬ１を吐出して配向膜を成膜する。
【００４３】
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、吸着保持手段により基板Ｐをステージ３９の上に吸着保持する。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。
次に、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３４Ａ及びディスペンサ３４Ｂを移動させると共に、取付部４３のモータ４４を作動させて、図５（ａ）に示すように、液滴吐出ヘッド３４Ａ及びディスペンサ３４Ｂを基板Ｐに対する初期位置Ｐ０に配置する。
【００４４】
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３４Ａを基板Ｐに対してＹ軸負方向に移動させる。そして、ディスペンサ３４Ｂのノズル１５１から基板Ｐ上に処理液Ｌ２を塗布すると共に、液滴吐出ヘッド３４Ａのノズル１４７から基板Ｐ上に上述のインクＬ１を吐出して塗布する。
このとき、液滴吐出ヘッド３４ＡのＹ軸負方向、すなわち液滴吐出ヘッド３４Ａの走査方向の前方に塗布部であるディスペンサ３４Ｂが配置されている。また、液滴吐出ヘッド３４Ａのノズル１４７の列設方向、すなわち、液滴吐出ヘッド３４Ａの走査方向と直交する方向（Ｘ軸方向）の液滴吐出ヘッド３４Ａの端部３４ｅと、液滴吐出ヘッド３４Ａの走査方向（Ｙ軸負方向）に重なる位置にディスペンサ３４Ｂが配置されている。
【００４５】
このため、基板Ｐ上で液滴吐出ヘッド３４Ａを上記の走査方向に移動させると、基板Ｐ上を液滴吐出ヘッド３４Ａの端部３４ｅが通過する前に、ディスペンサ３４Ｂが通過する。そのため、走査方向の前方にディスペンサ３４Ｂが固定された液滴吐出ヘッド３４Ａの端部３４ｅが通過する領域においては、基板Ｐ上にディスペンサ３４Ｂによって処理液Ｌ２を塗布し、液滴吐出ヘッド３４ＡによってインクＬ１の液滴Ｄ１を吐出すると、インクＬ１の液滴Ｄ１は、図６（ａ）に示すように、基板Ｐ上にディスペンサ３４Ｂによって塗布された処理液Ｌ２上に着弾する。
【００４６】
ここで、処理液Ｌ２はインクＬ１の溶質であるポリイミドを溶解可能であるため、処理液Ｌ２上に着弾したインクＬ１の液滴Ｄ１は処理液Ｌ２と接触して粘度が低下する。これにより、基板Ｐ上に着弾したインクＬ１の液滴Ｄ１を容易に濡れ拡がらせることができる。
また、インクＬ１の液滴Ｄ１を基板Ｐ上に吐出する前に処理液Ｌ２を塗布することで、処理液Ｌ２の一部が蒸発して基板Ｐの表面が処理液Ｌ２の蒸気によって覆われた状態で液滴Ｄ１が基板Ｐ上に着弾する。これにより、基板Ｐ上でのインクＬ１の乾燥を防止して、インクＬ１の液滴Ｄ１を容易に濡れ拡がらせることができる。
【００４７】
次いで、基板Ｐの初期位置Ｐ０側の縁から初期位置Ｐ０とは反対側の縁まで処理液Ｌ２及びインクＬ１を塗布したら、ヘッド移動手段３３及び基板移動手段３２により液滴吐出ヘッド３４ＡをＸ軸正方向に移動させて改行し、図５（ｂ）に示すように、初期位置Ｐ０からＸ軸正方向に移動させた位置Ｐ１に配置する。ここで、位置Ｐ１は、最初にインクＬ１を塗布した領域の縁に、これからインクＬ１を塗布する領域縁が重なる位置とする。
【００４８】
次いで、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。そして、液滴吐出ヘッド３４Ａ及びディスペンサ３４Ｂを基板Ｐに対してＹ軸負方向に移動させて、ディスペンサ３４Ｂのノズル１５１から基板Ｐ上に処理液Ｌ２を塗布すると共に液滴吐出ヘッド３４Ａのノズル１４７から基板Ｐ上にインクＬ１を吐出して塗布する。
このように、液滴吐出ヘッド３４Ａ及びディスペンサ３４Ｂを基板Ｐに対してＹ軸負方向に走査させ、その後、Ｘ軸正方向に移動させることを繰り返して、基板Ｐ上の配向膜の形成領域の全域にインクＬ１を塗布する。
【００４９】
このとき、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、基板Ｐ上に液滴Ｄ１が重なって配置される領域Ｗが発生する。
しかし、ディスペンサ３４Ｂが液滴吐出ヘッド３４Ａの端部３４ｅと走査方向に重なる位置に配置されているので、液滴吐出ヘッド３４Ａの端部３４ｅが上方を通過する領域に処理液Ｌ２を塗布し、上記の領域Ｗを処理液Ｌ２の塗布領域内とすることができる。
【００５０】
これにより、基板Ｐ上に液滴Ｄ１が重なって配置される領域Ｗが発生しても、その領域ＷのインクＬ１を処理液Ｌ２と接触させることで容易に濡れ拡がらせて、基板Ｐ上に塗布されたインクＬ１にスジ状の膜厚ムラが発生することを防止し、インクＬ１の膜厚を均一にすることができる。
【００５１】
そして、上述のように基板Ｐ上の配向膜の形成領域の全域にインクＬ１を均一な膜厚で塗布した後、基板Ｐ上のインクＬ１を加熱乾燥させることで、基板Ｐ上に配向膜が成膜される。
【００５２】
以上説明したように、この実施の形態の成膜装置１０によれば、インクＬ１の液滴Ｄ１を基板Ｐ上で容易に濡れ広がらせて、基板Ｐ上にインクＬ１を連続的かつ均一な膜厚で塗布することができるので、連続的かつ均一な膜厚の配向膜を形成することができる。
【００５３】
また、基板Ｐ上で液滴Ｄ１と処理液Ｌ２とを接触させて、インクＬ１の粘度を低下させることができるので、インクＬ１の溶媒であるブチルセロソルブの比率を低下させてポリイミドの濃度を上昇させることができる。そのため、例えば、液滴吐出ヘッド３４Ａのヘッドケース１１８と流路ユニット１１９との接合部にブチルセロソルブが浸透し、接着材の膨潤等により液滴吐出ヘッド３４Ａが劣化することを防止できる。これにより、液滴吐出ヘッド３４Ａの寿命を延長させ、メンテナンス頻度を低下させ、配向膜の生産性を向上させることができる。
【００５４】
また、インクＬ１のポリイミドの濃度を上昇させて、インクＬ１の粘度を上昇させることができ、インクＬ１の乾燥時における周縁部へのインクＬ１の移動を防止して、配向膜の周縁部の膜厚の増加（しみ上がり）を防止することができる。
【００５５】
また、処理液Ｌ２としてインクＬ１の溶媒であるブチルセロソルブよりもポリイミドに対する溶解性の高いＮＭＰを用いることで、処理液Ｌ２上に滴下されたインクＬ１の液滴Ｄ１をより容易に濡れ拡がらせ、基板Ｐ上に塗布されたインクＬ１の膜厚をより均一にして、より均一な膜厚の配向膜を形成することができる。
また、処理液Ｌ２により、インクＬ１の粘度をより低下させることができるので、インクＬ１の溶媒の比率をより低下させて、より効果的に液滴吐出ヘッド３４Ａの劣化を防止できる。
【００５６】
また、この実施の形態では、処理液Ｌ２を塗布する塗布部として、ディスペンサ３４Ｂを用いている。ディスペンサ３４Ｂは、処理液Ｌ２が接触する部分における接着材による接合箇所が無いか、有っても極僅かであるため、液滴吐出ヘッド３４Ａと比較してブチルセロソルブやＮＭＰ等の有機溶剤による劣化を受け難く、処理液Ｌ２に対する耐性を有している。
したがって、処理液Ｌ２を液滴吐出ヘッド３４Ａで塗布する場合と比較して、成膜装置１０のメンテナンス頻度を低下させ、配向膜の生産性を向上させることができる。
【００５７】
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、液滴吐出ヘッド及び塗布部を複数備えた成膜装置を用いてもよい。
また、処理液は配向膜の材料を溶解可能であれば、特に限定されない。また、処理液として、配向膜の材料を溶解させたインクの溶媒を用いてもよい。
また、上述の実施形態では、液滴吐出ヘッドにディスペンサを固定して一体的に移動させる構成について説明したが、液滴吐出ヘッドとディスペンサを個別に移動させる構成としてもよい。
また、塗布部としてディスペンサを用いる場合について説明したが、ディスペンサの代わりにスプレーを用いてもよい。この場合にも、液滴吐出装置と比較して、ディスペンサと同様、構造上、有機溶剤による劣化を受けにくいので、塗布部のメンテナンス頻度を低下させることができる。また、ディスペンサを用いる場合と比較して、より広範囲に処理液を塗布することが可能となる。
また、上述の実施形態では、液滴が重なって配置される領域に対応させて基板上の配向膜の形成領域に部分的に処理液を塗布する構成について説明したが、処理液を配向膜の形成領域の全域に塗布するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【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ディスペンサの構成を説明する断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第一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６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第一実施形態に係る配向膜の成膜工程を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 成膜装置、３４Ａ 液滴吐出ヘッド、３４Ｂ ディスペンサ（塗布部）、３４ｅ 端部、Ｄ１ 液滴、Ｌ１ インク（材料液）、Ｌ２ 処理液、Ｐ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒に配向膜材料を溶解させた材料液を基板上に吐出して塗布し、配向膜を成膜する成膜装置であって、
前記材料液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記配向膜材料を溶解可能な処理液を吐出する塗布部と、
を備えることを特徴とする配向膜の成膜装置。
【請求項２】
前記塗布部は、前記液滴吐出ヘッドの走査方向の前方に配置されていることを特徴とする請求項１記載の配向膜の成膜装置。
【請求項３】
前記塗布部は、前記液滴吐出ヘッドの前記走査方向と直交する方向の端部と前記走査方向に重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配向膜の成膜装置。
【請求項４】
前記塗布部は、前記溶媒よりも前記配向膜材料に対する溶解性が高い前記処理液に対して耐性を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の配向膜の成膜装置。
【請求項５】
前記塗布部は、ディスペンサであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の配向膜の成膜装置。
【請求項６】
前記塗布部は、スプレーであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の配向膜の成膜装置。
【請求項１】
溶媒に配向膜材料を溶解させた材料液を基板上に吐出して塗布し、配向膜を成膜する成膜装置であって、
前記材料液を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドと、
前記配向膜材料を溶解可能な処理液を吐出する塗布部と、
を備えることを特徴とする配向膜の成膜装置。
【請求項２】
前記塗布部は、前記液滴吐出ヘッドの走査方向の前方に配置されていることを特徴とする請求項１記載の配向膜の成膜装置。
【請求項３】
前記塗布部は、前記液滴吐出ヘッドの前記走査方向と直交する方向の端部と前記走査方向に重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配向膜の成膜装置。
【請求項４】
前記塗布部は、前記溶媒よりも前記配向膜材料に対する溶解性が高い前記処理液に対して耐性を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の配向膜の成膜装置。
【請求項５】
前記塗布部は、ディスペンサであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の配向膜の成膜装置。
【請求項６】
前記塗布部は、スプレーであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の配向膜の成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１４５５２５（Ｐ２００９−１４５５２５Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２１６６０（Ｐ２００７−３２１６６０）
【出願日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【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２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【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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