(57)【要約】【課題】  水頭圧差の変化による吐出量の変動を抑え、膜のパターンや厚さについての精度を十分に高めることができるようにした、成膜装置とこれを用いた成膜方法を提供する。【解決手段】  ノズル１８を有し、ノズル１８から基体上に液状体を吐出する吐出ヘッド３４と、吐出ヘッド３４に供給するための液状体を貯留するタンク４５と、を有してなる成膜装置３０である。吐出ヘッド３４は、圧力制御装置５２によってその内圧が制御可能な第１のチャンバー４１内に収容されている。【選択図】    図３
2006015245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルを有し、該ノズルから基体上に液状体を吐出する吐出ヘッドと、該吐出ヘッドに供給するための前記液状体を貯留するタンクと、を有してなる成膜装置であって、
前記吐出ヘッドは、第１の圧力制御装置によって内圧が制御可能な第１のチャンバー内に収容されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記タンクは、第２の圧力制御装置によって内圧が制御可能な第２のチャンバー内に収容されていることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
液状体を吐出するノズルを有した吐出ヘッドと、該吐出ヘッドに供給するための液状体を貯留するタンクと、を有してなる成膜装置を用い、前記吐出ヘッドのノズルから基体上に前記液状体を吐出して成膜を行う成膜方法において、
前記吐出ヘッドの環境圧力を、前記吐出ヘッドのノズルでの、前記液状体を吐出する方向と反対の側に吸引する吸引力が所定の圧力範囲内になるように制御しつつ、前記吐出ヘッドのノズルから基体上に前記液状体を吐出することを特徴とする成膜方法。
【請求項４】
前記吐出ヘッドの環境圧力と前記タンクの環境圧力とを、それぞれ独立して制御することで前記吸引力を所定の圧力範囲内に保持しつつ、前記吐出ヘッドのノズルから基体上に前記液状体を吐出することを特徴とする請求項３記載の成膜方法。
【請求項５】
前記タンクの環境圧力を、負圧にすることを特徴とする請求項４記載の成膜方法。
【請求項６】
前記吸引力が、前記吐出ヘッドのノズルでの、前記液状体を吐出する側に引っ張る引張力に均衡しており、前記引張力が正の値であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の成膜方法。
【請求項７】
前記吸引力が、前記吐出ヘッドのノズルでの、液状体を吐出する側に引っ張る引張力に均衡しており、前記引張力が負の値であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置とこれを用いた成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、主に薄膜の形成に用いられる成膜方法として、薄膜塗布法の一つであるスピンコート法が一般に知られている。このスピンコート法は、塗布液を基板上に滴下した後に、基板を回転させて遠心力により基板全面に塗布を行い、薄膜を形成する方法であり、回転数及び回転保持時間、あるいは塗布液の粘度などによって膜厚を制御するものである。このようなスピンコート法は、例えば半導体製造工程等に用いられるフォトレジスト膜やＳＯＧ（スピンオングラス）等の層間絶縁膜の形成、液晶装置製造工程等におけるオーバーコート膜（平坦化膜）や配向膜の形成、さらには光ディスク等の製造工程における保護膜の形成等に広く用いられている。
【０００３】
ところが、このスピンコート法では、供給された塗布液の大半が飛散してしまうため、多くの塗布液を供給する必要があるとともに無駄が多く、生産コストが高くなるといった不都合があった。また、基板を回転させるため、遠心力により塗布液が内側から外側へと流動し、外周領域の膜厚が内側よりも厚くなる傾向があるため、膜厚が不均一になるといった不都合もあった。
【０００４】
これらの対策のため、近年、いわゆるインクジェット法によって基板上に塗布液を塗布し、成膜を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術は、膜材料となる液状体（インク）を吐出する吐出ヘッドと、該吐出ヘッドに供給するための液状体を貯留するタンクとを有した成膜装置（インクジェット装置）を用い、前記吐出ヘッドのノズルから基板上に液状体を吐出することにより、液状体を基板上に均一に塗布するようにしたものである。
【０００５】
このような成膜装置によって成膜を行う場合、特に液状体（インク）の吐出量の精度向上が、すなわち、制御部で制御した通りの正規の吐出量で液状体を基板上に塗布することが、得られる膜のパターンや厚さの精度向上を図るうえで重要となっている。
ところで、前記の成膜装置にあっては、非吐出時では、吐出ヘッドとこの吐出ヘッドに供給するための液状体を貯留するタンクとの間の水頭圧差が、ノズルでの引張力、すなわち液状体を吐出する側に引っ張る引張力と均衡するようにしている。そして、吐出時には、このように均衡した状態のもとで、圧電素子等によって引張力が大きくなるような力を付与することにより、ノズルからオンデマンドで吐出をなさせるようにしている。
【特許文献１】特開平８−２５０３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記の吐出ヘッドとタンクとの間の水頭圧差は、吐出ヘッドのヘッド面（ノズル面）とタンクに貯留される液状体の液面とのレベル差によって決まる。しかし、タンクに貯留される液状体は、当然使用に伴って減少し、その液面のレベルが下がっていく。したがって、前記の水頭圧差は吐出動作が進むに連れて変化し、これによって前記の引張力との間の均衡がくずれてしまい、その結果、吐出量が変動してしまう。
【０００７】
このような吐出量の変化を、吐出量制御を行う制御装置によって電気的に制御しようとした場合、制御装置の電気回路が複雑になり、装置コストの高騰を招いてしまう。
なお、液状体（インク）を貯留するタンク側を減圧する技術として、特開２００３−２８２２４６号公報に記載された技術が知られているが、この技術は液状体中の気泡を脱気するためのもので、液状体の吐出時には前記タンクの減圧を行わず、大気圧下で行うようにしている。
このように従来では、液状体の液面変化に起因する水頭圧差の変化により、吐出量に変動が生じてしまうのを防止する対策がなされておらず、したがって、特に膜のパターンや厚さについての精度を十分に高めることができなかった。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、水頭圧差の変化による吐出量の変動を抑え、膜のパターンや厚さについての精度を十分に高めることができるようにした、成膜装置とこれを用いた成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため本発明の成膜装置は、ノズルを有し、該ノズルから基体上に液状体を吐出する吐出ヘッドと、該吐出ヘッドに供給するための前記液状体を貯留するタンクと、を有してなる成膜装置であって、前記吐出ヘッドは、第１の圧力制御装置によって内圧が制御可能な第１のチャンバー内に収容されていることを特徴としている。
この成膜装置によれば、第１のチャンバー内に収容された吐出ヘッドの環境圧力、すなわち第１のチャンバーの内圧を第１の圧力制御装置によって制御できるので、例えばタンク内の液状体の液面変化によって水頭圧差が変化した際、この変化を相殺するように吐出ヘッドの環境圧力を変化させれば、ノズルでの、液状体を吐出する方向と反対の側に吸引する吸引力を、前記したノズルでの引張力に均衡させることができる。よって、このように前記吸引力を前記引張力に均衡させることにより、ノズルからの吐出量の変動を抑えることが可能になる。
【００１０】
また、前記成膜装置においては、前記タンクは、第２の圧力制御装置によって内圧が制御可能な第２のチャンバー内に収容されているのが好ましい。
このようにすれば、吐出ヘッドの環境圧力に加えてタンクの環境圧力についても、圧力制御装置によってそれぞれ独立して制御することができるので、例えばタンク内の液状体の液面変化によって水頭圧差が変化した際、この変化を相殺して前記の吸引力を前記引張力により確実に均衡させることができる。よって、このように前記吸引力を前記引張力に均衡させることにより、ノズルからの吐出量の変動を抑えることが可能になる。また、特に前記タンクの環境圧力を負圧にすれば、吐出を行いつつ、液状体中の気泡を除去することができる。
【００１１】
本発明の成膜方法は、液状体を吐出するノズルを有した吐出ヘッドと、該吐出ヘッドに供給するための液状体を貯留するタンクと、を有してなる成膜装置を用い、前記吐出ヘッドのノズルから基体上に前記液状体を吐出して成膜を行う成膜方法において、前記吐出ヘッドの環境圧力を、前記吐出ヘッドのノズルでの、前記液状体を吐出する方向と反対の側に吸引する吸引力が所定の圧力範囲内になるように制御しつつ、前記吐出ヘッドのノズルから基体上に前記液状体を吐出することを特徴としている。
この成膜方法によれば、例えばタンク内の液状体の液面変化によって水頭圧差が変化し、これによってノズルでの、液状体を吐出する方向と反対の側に吸引する吸引力が変化しようとしても、この吸引力が所定の圧力範囲内、すなわち前記引張力にほぼ均衡する範囲の圧力範囲内となるように吐出ヘッドの環境圧力を変化させるので、ノズルからの吐出量の変動を抑えることが可能になる。
【００１２】
また、前記成膜方法においては、前記吐出ヘッドの環境圧力と前記タンクの環境圧力とを、それぞれ独立して制御することで前記吸引力を所定の圧力範囲内に保持しつつ、前記吐出ヘッドのノズルから基体上に前記液状体を吐出するのが好ましい。
このようにすれば、吐出ヘッドの環境圧力に加えてタンクの環境圧力についても制御するので、前記吸引力を前記引張力により確実に均衡させることができ、したがってノズルからの吐出量の変動を抑えることが可能になる。
【００１３】
また、前記成膜方法においては、前記タンクの環境圧力を、負圧にするようにしてもよい。
このようにすれば、吐出を行いつつ、タンク内の液状体中の気泡を除去することが可能になる。
【００１４】
なお、前記成膜方法においては、前記吸引力が、前記吐出ヘッドのノズルでの、前記液状体を吐出する側に引っ張る引張力に均衡しており、前記引張力が正の値である場合に、ノズルよりオンデマンドで液滴吐出を行うことができる。
【００１５】
また、前記成膜方法においては、前記吸引力が、前記吐出ヘッドのノズルでの、液状体を吐出する側に引っ張る引張力に均衡しており、前記引張力が負の値である場合に、ノズルより定常流吐出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の成膜装置の一例を示す図であり、図１において符号３０は成膜装置である。この成膜装置３０は、液滴吐出装置としての構成を有したもので、ベース３１、基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３、吐出ヘッド３４、液供給手段３５、制御装置４０等を有してなるものである。ベース３１は、その上に前記基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３を設置したものである。
【００１７】
基板移動手段３２は、ベース３１上に設けられたもので、Ｙ軸方向に沿って配置されたガイドレール３６を有したものである。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たものである。
スライダ３７上にはステージ３９が固定されている。よって、基板移動手段３２がステージ３９の移動軸となる。このステージ３９は、基板（基体）Ｓを位置決めし保持するためのものである。すなわち、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Ｓをステージ３９の上に吸着保持するようになっている。基板Ｓ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。
【００１８】
ステージ３９上の基板Ｓに対し、その両側、すなわち後述する吐出ヘッド３４の移動方向（Ｘ軸方向）での両側には、吐出ヘッド３４にフラッシングを行わせるためのフラッシングエリアＦ、Ｆが設けられている。これらフラッシングエリアＦ、Ｆには、吐出ヘッド３４からのフラッシングによる液滴を受ける容器５０が設けられている。容器５０は、前記ステージ３９の移動方向（Ｙ軸方向）に沿って長く形成された直方体状のもので、内部にスポンジ等の液滴を吸収する部材（図示せず）を収容したものである。
【００１９】
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とを備えてなるもので、該走行路３３ｂをＸ軸方向、すなわ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とを有して形成されたもので、ガイドレール３３ｄ、３３ｄの長さ方向に吐出ヘッド３４を搭載するキャリッジ４２を移動可能に保持したものである。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、これにより吐出ヘッド３４をＸ軸方向に移動させるよう構成されたものである。ここで、このキャリッジ４２は、ガイドレール３３ｄ、３３ｄの長さ方向、すなわちＸ軸方向に例えば１μｍ単位で移動が可能になっており、このような移動は後述する制御装置４０によって制御されるようになっている。
【００２０】
吐出ヘッド３４は、前記キャリッジ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、吐出ヘッド３４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、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４４も前記制御装置４０に接続されており、これによって吐出ヘッド３４はその周方向への回動も、制御装置４０によって制御されるようになっている。
【００２１】
ここで、吐出ヘッド３４は、図２（ａ）に示すように例えばステンレス製のノズルプレート１２と振動板１３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１４を介して接合したものである。ノズルプレート１２と振動板１３との間には、仕切部材１４によって複数の空間１５と液溜まり１６とが形成されている。各空間１５と液溜まり１６の内部は液状体で満たされており、各空間１５と液溜まり１６とは供給口１７を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート１２には、空間１５から液状体を噴射するためのノズル孔１８が縦横に整列させられた状態で複数形成されている。一方、振動板１３には、液溜まり１６に液状体を供給するための孔１９が形成されている。
【００２２】
また、振動板１３の空間１５に対向する面と反対側の面上には、図２（ｂ）に示すように圧電素子（ピエゾ素子）２０が接合されている。この圧電素子２０は、一対の電極２１を有し、これら電極２１、２１間に通電されると外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子２０が接合されている振動板１３は、圧電素子２０と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間１５の容積が増大するようになっている。したがって、増大した容積分に相当する液状体が、液溜まり１６から供給口１７を介して空間１５内に流入する。また、このような状態から圧電素子２０への通電を解除すると、圧電素子２０と振動板１３はともに元の形状に戻る。したがって、空間１５も元の容積に戻ることから、空間１５内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル孔１８から基板に向けて液状体の液滴２２が吐出される。なお、このノズル孔１８からの液滴２２の吐出の機構については、後で詳しく説明する。
【００２３】
このような構成からなる吐出ヘッド３４は、その底面形状が略矩形状のもので、ノズル１８を例えば縦×横が２×１８０となるように整列配置させたものである。ここで、図１では吐出ヘッド３４を一つしか示していないが、本発明の液滴吐出装置はこれに限定されることなく、吐出ヘッド３４を複数備えていてもよく、例えば１２台の吐出ヘッド３４を並列した状態に備えるようにしてもよい。
また、吐出ヘッド３４としては、前記の圧電素子２０を用いたピエゾジェットタイプ以外にも、例えばエネルギー発生素子として電気熱変換体を用いる方式などを採用することができる。
【００２４】
また、前記吐出ヘッド３４と、ベース３１、基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３とは、図１中二点鎖線で示す第１のチャンバー４１内に設けられている。この第１のチャンバー４１は、外部と遮断されたことによって内部を閉空間とするもので、配管５１を介して真空ポンプ等からなる第１の圧力制御装置（制御手段）５２を接続し、これによって第１のチャンバー４１内の圧力、すなわち前記吐出ヘッド３４の環境圧力を制御できるようにしたものである。なお、この第１のチャンバー４１には扉が気密に備えられており、内部への出入りができるようになっている。
【００２５】
液供給手段３５は、前記吐出ヘッド３４に接続して第１のチャンバー４１から引き出された液供給チューブ４６と、この液供給チューブ４６に接続したタンク４５とを有したものである。タンク４５は、前記吐出ヘッド３４に供給する液状体をその内部に貯留したもので、上部が開口されたことにより、タンク内部をタンク外部に開放したものである。このタンク４５には、内部に、液状体の液面レベルを検知する公知の液面センサ（図示せず）が備えられている。この液面センサは、後述する制御装置４０と電気的に接続されており、検知した液状体の液面レベルを、電気信号で制御装置４０に送信するようになっている。また、タンク４５は、図１中二点鎖線で示す第２のチャンバー５３内に設けられている。
【００２６】
この第２のチャンバー５３は、前記第１のチャンバー４１と同様、外部と遮断されたことによって内部を閉空間とするもので、配管５４を介して真空ポンプ等からなる第２の圧力制御装置（制御手段）５５を接続し、これによって第２のチャンバー５３内の圧力、すなわち前記タンク４５の環境圧力を制御できるようにしたものである。なお、この第２のチャンバー５３には窓が気密に設けられており、内部での各種操作が可能になっている。
ここで、第２の圧力制御装置５５と前記の第１の圧力制御装置５２とは、ともに後述する制御装置４０と電気的に接続されている。
【００２７】
制御装置４０は、装置全体の制御を行うマイクロプロセッサ等のＣＰＵや、各種信号の入出力機能を有するコンピュータなどによって構成されたもので、吐出ヘッド３４による吐出動作、及び基板移動手段３２による移動動作を制御するものとなっている。また、前述したように第１の容器５０の位置、具体的にはＹ軸に平行となる両方の側縁のＸ座標を記憶するとともに、吐出ヘッド３４の位置情報、すなわち吐出ヘッド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ようになっている。
【００２８】
さらに、この制御装置４０には、前述したようにタンク４５の液面センサと、第１の圧力制御装置５２及び第２の圧力制御装置５５とが接続されている。そして、この制御装置４０は、液面センサによって検知された液面レベルの変化、すなわち、使用に伴って液状体の量が減ることによる液面レベル低下に対し、その影響を相殺するように、第１のチャンバー４１内の圧力、さらには第２のチャンバー５３内の圧力を、それぞれ独立して制御するようになっている。
【００２９】
ここで、前述した吐出ヘッド３４のノズル孔１８からの、液滴２２の吐出の機構について説明する。
図３（ａ）に示すように吐出ヘッド３４とタンク４５との間では、吐出ヘッド３４のヘッド面（ノズル孔１８）のレベルとタンク４５中の液状体の液面レベルとの間の差により、水頭圧差Ｐｇが生じている。そして、前述したように吐出ヘッド３４もタンク４５も大気圧下にある場合には、前記の水頭圧差Ｐｇが、ノズル孔（ノズル）１８での、液状体を吐出する方向に引っ張る引張力にほぼ均衡するように設定されている。
【００３０】
すなわち、図３（ｂ）に示すようにノズル孔１８においては、空間１５内の液状体を吐出する方向に引っ張る引張力Ｐｎと、液状体を吐出する方向と反対の側に吸引する吸引力Ｐａとがほぼ釣り合うことにより、液状体のメニスカスＭがノズル孔１８内に留まった状態となっている。なお、前記引張力Ｐｎは、ノズル孔１８において毛細管現象を引き起こし、結果として液状体を吐出する方向に引っ張るように作用する力からなると考えられる。そして、前述したように圧電素子２０に吐出電圧が印加され、さらにこの印加が解除されることにより、振動板１３の伸縮によって液状体をノズル孔１８から押し出す方向、すなわち液状体を吐出する方向に引っ張る力が付加されると、前記のＰｎ＝Ｐａの均衡がくずれ、ノズル孔１８から液滴が吐出されるようになっている。
【００３１】
ここで、前記の吸引力Ｐａは、前述したように吐出ヘッド３４もタンク４５も大気圧下にある場合、水頭圧差Ｐｇにほぼ等しくなる。しかしながら、従来では液状体の使用によってこの水頭圧差Ｐｇが変化することから、前記のＰｎ＝Ｐｇ（＝Ｐａ）の関係がくずれ、吐出量の変動を生じていた。
そこで、本実施形態では、吐出ヘッド３４の環境圧力、さらにはタンク４５内の環境圧力を制御することにより、前記の水頭圧差Ｐｇの変化量を相殺し、Ｐｎ＝Ｐａ（＝Ｐｇ）の関係を保持するようにしている。
【００３２】
すなわち、吐出ヘッド３４の環境圧力をＰｈ、タンク４５内の環境圧力をＰｐとすると、前記Ｐａは、Ｐｇ−（Ｐｐ−Ｐｈ）に等しくなる。なお、Ｐｐ、Ｐｈがいずれも大気圧である場合には、（Ｐｐ−Ｐｈ）＝０となることから、前述したようにＰｎ＝Ｐａとなるのである。
前記水頭圧差の変化ΔＰｇは、前記液面センサによって検知された液面レベルの変化から、制御装置４０において算出され、記憶される。したがって、ノズル孔１８において、Ｐｎ＝Ｐａ（＝Ｐｇ）の関係を保持するためには、Ｐｎ＝Ｐａ＝Ｐｇ＋ΔＰｇ−（Ｐｐ−Ｐｈ）（ただし、この式でのＰｇは、吐出を行わない初期における水頭圧差を表すものとする。）において、ΔＰｇ＝（Ｐｐ−Ｐｈ）となるように、吐出ヘッド３４の環境圧力、さらにはタンク４５内の環境圧力を制御すればよい。
【００３３】
よって、制御装置４０は、例えば決められた単位時間毎に液面センサから液面レベルの変化によるΔＰｇを算出し、（Ｐｐ−Ｐｈ）がこのΔＰｇにほぼ一致するように、第１の圧力制御装置５２と第２の圧力制御装置５５とをそれぞれ制御することにより、前記したＰｎ＝Ｐａの関係を保持し、これによってノズル孔１８からの吐出量の変動を抑えることができる。
【００３４】
なお、前記式においては説明を簡略化するため、全て等号（＝）を用いた等式で示しているが、実際の制御にあたっては、測定誤差、測定や制御の時間的遅れなどによって厳密な制御を行うのは困難である。したがって、前記の吸引力Ｐａが、Ｐｎに対する許容範囲、すなわち、吐出にほとんど影響が生じない所定の圧力範囲内となるように、前記第１の圧力制御装置５２による吐出ヘッド３４の環境圧力（Ｐｈ）、第２の圧力制御装置５５によるタンク４５内の環境圧力（Ｐｐ）をそれぞれ制御し、（Ｐｐ−Ｐｈ）についての制御を行うものとする。
【００３５】
また、前記の吸引力Ｐａは、引張力Ｐｎに均衡し、この引張力Ｐｎと反対の方向に働く力となっている。したがって、これらの力をベクトルとし、前記引張力Ｐｎを正と値とすると、吸引力Ｐａは負の値をとることになる。そして、このように引張力Ｐｎが正と値となるように吸引力Ｐａを負の値に制御することにより、成膜装置３０はオンデマンドで液滴吐出を行う、液滴吐出装置として機能するようになる。
【００３６】
また、特に引張力Ｐｎが負と値となるように吸引力Ｐａを正の値に制御することにより、成膜装置３０はノズル孔１８より定常流吐出を行うものとなる。したがって、例えば成膜のための吐出に先立ってフラッシングを行うような場合に、このような定常流吐出を行うことで処理時間の短縮化を図ることができる。フラッシングは、特に吐出する液状体中の溶媒又は分散媒の揮発性が高い場合などに、液状体の吐出が連続的になされないノズルでは、その開口に滞留する液状が溶媒（分散媒）の揮発によって粘度上昇を起こし、甚だしい場合には液状体が固化したり、ここに塵埃が付着したり、さらには気泡の混入などによりノズル開口に目詰まりを発生し、吐出不良を起こすといった不都合に対処するためのものである。したがって、このようなフラッシングを行う場合、オンデマンドで吐出する必要はなく、むしろ定常流吐出を行った方が時間的に有利になるのである。
【００３７】
また、（Ｐｐ−Ｐｈ）についての制御を行うべく、第２の圧力制御装置５５によるタンク４５内の環境圧力（Ｐｐ）を制御する場合に、特にＰｐを負圧にすれば、吐出ヘッド３４からの吐出を行いつつ、タンク４５内に貯留した液状体中の気泡を除去することもできる。したがって、前述したフラッシングの負担を軽減することができ、また気泡の混入に起因する吐出不良を防止することができる。
【００３８】
次に、このような構成からなる成膜装置３０を用いた成膜方法について説明する。
まず、基板（基体）Ｓをステージ３９上の所定位置にセットする。ここで、基板Ｓとしては、各種の機能性膜を形成するための下地となるもので、膜の種類に応じてガラスやシリコン等の各種の基板が採用される。また、このような基板の上に、ＴＦＴや配線、絶縁層など各種の構成要素を形成したものも、使用可能である。このような基板やその上に各種の構成要素を形成したものを含めて、本発明ではこれらを基体と称している。
【００３９】
次に、吐出ヘッド３４から膜形成材料となる液状体を基板Ｓ上に吐出するのに先立ち、必要に応じ、容器５０に向けてフラッシングを行う。このフラッシングにあたっては、前述したように特に吸引力Ｐａが正の値となるように制御装置４０によって第１の圧力制御装置５２、第２の圧力制御装置５３を制御し、ノズル孔１８より定常流吐出を行わせるのが好ましい。ただし、吸引力Ｐａが負の値となるように制御し、オンデマンドでの液滴吐出で行ってもよいのはもちろんである。
【００４０】
このようにしてフラッシングを行い、吐出ヘッド３４の全てのノズルについて、良好な吐出が行えるようにしたら、基板Ｓに対して膜形成のための吐出を行う。この吐出では、吸引力Ｐａが負の値となるように制御し、オンデマンドで液滴吐出を行う。すなわち、制御装置４０によって第１の圧力制御装置５２、第２の圧力制御装置５３を制御し、これによってタンク４５内の環境圧力（Ｐｐ）と吐出ヘッド３４の環境圧力（Ｐｈ）との差（Ｐｐ−Ｐｈ）を制御する。つまり、前述したようにこの（Ｐｐ−Ｐｈ）が、液面センサで検知された液面レベルの変化によるΔＰｇにほぼ一致するように制御する。
【００４１】
このように、吐出ヘッド３４の環境圧力（Ｐｈ）とタンク４５内の環境圧力（Ｐｐ）とを制御しつつ、吐出を行うことにより、特に吐出が進み、液状体が使用されることでタンク４５内の液状体の液面レベルが下がり、水頭圧差Ｐｇが変化しても、その変化量ΔＰｇを（Ｐｐ−Ｐｈ）の制御によって相殺することができる。したがって、ノズル孔１８での前記吸引力Ｐａを所定の圧力範囲内、すなわち前記引張力Ｐｎにほぼ均衡する範囲の圧力範囲内にすることができるので、ノズル孔１８からの吐出量の変動を十分に抑えることができる。よって、得られる膜については、そのパターンや膜厚についての精度を十分に高めることができる。
【００４２】
また、特に前記実施形態では、第１の圧力制御装置５２と第２の圧力制御装置５３とをそれぞれ独立して同時に制御し、これによってタンク４５内の環境圧力（Ｐｐ）と吐出ヘッド３４の環境圧力（Ｐｈ）との差（Ｐｐ−Ｐｈ）を制御するようにしているので、特に水頭圧差Ｐｇの変化が速く大きい場合にも、これに良好に追従するようその制御を行うことができる。
なお、水頭圧差Ｐｇの変化が遅く小さい場合などでは、第１の圧力制御装置５２と第２の圧力制御装置５３とを共に制御することなく、第１の圧力制御装置５２のみを制御することで、前記の（Ｐｐ−Ｐｈ）を制御するようにしてもよい。
【００４３】
また、成膜時には、吐出ヘッド３４はヘッド移動手段３３によって水平移動させられる。その際、吐出ヘッド３４内の液状体には、図３（ａ）に示すようにこれをノズル孔１８から押し出す方向の力（液状体を吐出する方向に引っ張る力）Ｐｍが与えられる。すなわち、前記の式Ｐｎ＝Ｐａ＝Ｐｇ＋ΔＰｇ−（Ｐｐ−Ｐｈ）は、前記Ｐｍまでも考慮すると、Ｐｎ＝Ｐａ＝Ｐｇ＋ΔＰｇ−（Ｐｐ−Ｐｈ）−Ｐｍとなる。したがって、特に吐出ヘッド３４の移動による力Ｐｍを考慮した場合には、吸引力Ｐａ（＝Ｐｇ＋ΔＰｇ−（Ｐｐ−Ｐｈ）−Ｐｍ）について、ΔＰｇ−Ｐｍ＝（Ｐｐ−Ｐｈ）となるように、吐出ヘッド３４の環境圧力、さらにはタンク４５内の環境圧力を制御すればよい。
なお、このＰｍについては、吐出ヘッド３４の移動速度や移動量などによって決まるので、予め実験や計算、さらにはこれらに基づくシミュレーションによって求めておき、制御装置４０に記憶させておく。
【００４４】
前記実施形態では、吐出ヘッド３４はヘッド移動手段３３によって水平にしか移動しないようになっているが、鉛直方向にも移動できるように構成してもよい。その場合、鉛直方向への移動に伴って前記水頭圧差Ｐｇの変化（ΔＰｇ）が大きくなるが、本発明によれば、このようなＰｇの変化にも良好に対応し、吐出量の変動を防止して精度の高い成膜を行うことができる。
【００４５】
次に、このような成膜装置３０を用いた成膜方法を、有機ＥＬ装置の製造方法に適用した例について説明する。
図４は、前記成膜装置３０によって一部の構成要素が製造された有機ＥＬ装置の側断面図であり、まずこの有機ＥＬ装置の概略構成を説明する。
図４に示すようにこの有機ＥＬ装置３０１は、基板３１１、回路素子部３２１、画素電極３３１、バンク部３４１、発光素子３５１、陰極３６１（対向電極）、および封止基板３７１から構成された有機ＥＬ素子３０２に、フレキシブル基板（図示略）の配線および駆動ＩＣ（図示略）を接続したものである。回路素子部３２１は基板３１１上に形成され、複数の画素電極３３１が回路素子部３２１上に整列している。そして、各画素電極３３１間にはバンク部３４１が格子状に形成されており、バンク部３４１により生じた凹部開口３４４に、発光素子３５１が形成されている。陰極３６１は、バンク部３４１および発光素子３５１の上部全面に形成され、陰極３６１の上には封止用基板３７１が積層されている。
【００４６】
有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ装置３０１の製造プロセスは、バンク部３４１を形成するバンク部形成工程と、発光素子３５１を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子３５１を形成する発光素子形成工程と、陰極３６１を形成する対向電極形成工程と、封止用基板３７１を陰極３６１上に積層して封止する封止工程とを備えている。
【００４７】
発光素子形成工程は、凹部開口３４４、すなわち画素電極３３１上に正孔注入層３５２および発光層３５３を形成することにより発光素子３５１を形成するもので、正孔注入層形成工程と発光層形成工程とを具備している。そして、正孔注入層形成工程は、正孔注入層３５２を形成するための第１組成物（液状材料）を各画素電極３３１上に吐出する第１吐出工程と、吐出された第１組成物を乾燥させて正孔注入層３５２を形成する第１乾燥工程とを有し、発光層形成工程は、発光層３５３を形成するための第２組成物（液状材料）を正孔注入層３５２の上に吐出する第２吐出工程と、吐出された第２組成物を乾燥させて発光層３５３を形成する第２乾燥工程とを有している。
【００４８】
この発光素子形成工程において、正孔注入層形成工程における第１吐出工程と、発光層形成工程における第２吐出工程とで前記の成膜装置３０を用いている。
この有機ＥＬ装置３０１の製造においても、各膜パターンの形成の際に、第１の圧力制御装置５２と第２の圧力制御装置５３とによってタンク４５内の環境圧力（Ｐｐ）と吐出ヘッド３４の環境圧力（Ｐｈ）とを制御し、その差（Ｐｐ−Ｐｈ）を所望の圧力範囲となるように制御することにより、膜パターンとして得られる正孔注入層３５２や発光層３５３を極めて高精度に形成することができる。したがって、正孔注入層３５２や発光層３５３が高精度なパターンとなることにより、発光特性が良好な有機ＥＬ装置３０１を製造することができる。
【００４９】
なお、このようにして製造された有機ＥＬ装置３０１は、携帯電話機やノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Data Assistance）、腕時計型電子機器などの各種電子機器の表示部として好適に用いられる。
また、本発明の膜パターン形成方法は、前記有機ＥＬ装置における正孔注入層や発光層以外にも、例えば配線パターンや液晶表示装置におけるカラーフィルタなど、各種の膜パターンの形成に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の液滴吐出装置の概略的構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は液滴吐出ヘッドの概略構成を説明するための図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はノズル孔からの液滴の吐出機構についての説明図である。
【図４】有機ＥＬ装置の側断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１８…ノズル孔（ノズル）、３０…吐出装置、３４…液滴吐出ヘッド、
４０…制御装置、４１…第１のチャンバー、４５…タンク、
５２…第１の圧力制御装置（圧力制御手段）、５３…第２のチャンバー、
５５…第２の圧力制御装置（圧力制御手段）、Ｓ…基板（基体）
【図１】
2006015245.tif 000003
【図２】
2006015245.tif 000004
【図３】
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【図４】
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