(57)【要約】【課題】凹凸の残留が少なく、平坦な塗布膜を得ることができる塗布方法及び塗布装置を提供する。【解決手段】本発明の塗布装置１０は、液体材料を液滴として吐出する液体吐出ヘッド２１と、液体吐出ヘッド２１からの液滴の吐出制御を行う吐出制御装置２３とを備える。吐出制御装置２３は、液体吐出ヘッド２１から液体材料を吐出させて、基板２０上に塗布膜３０を形成し、その後に、塗布膜３０に形成される凹部３１に向けて液体材料をさらに吐出させる。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体吐出ヘッドから液体材料を液滴として吐出して、基板上に塗布膜を形成するとともに、該塗布膜に形成される凹部に向けて前記液体材料をさらに吐出することを特徴とする塗布方法。
【請求項２】
前記塗布膜に形成される凹部の位置は、予め記憶されるか、あるいは検出手段を介して検出されることを特徴とする請求項１に記載の塗布方法。
【請求項３】
前記塗布膜の凹部に向けて前記液体材料を吐出するとき、前記液体吐出ヘッドから吐出される液滴の体積をそれまでよりも小さくすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の塗布方法。
【請求項４】
液体吐出ヘッドから第１の液体材料を液滴として吐出して、基板上に塗布膜を形成するとともに、前記第１の液体材料よりも低粘度の第２の液体材料を、前記塗布膜上にさらに吐出することを特徴とする塗布方法。
【請求項５】
液体材料を液滴として吐出する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドからの液滴の吐出制御を行う吐出制御装置とを備え、
前記吐出制御装置は、前記液体吐出ヘッドから前記液体材料を吐出させて、基板上に塗布膜を形成した後に、該塗布膜に形成される凹部に向けて前記液体材料をさらに吐出させることを特徴とする塗布装置。
【請求項６】
前記吐出制御装置は、前記塗布膜に形成される凹部の位置を記憶する記憶部と、前記塗布膜に形成される凹部の位置を検出する検出手段とのうちの少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項５に記載の塗布装置。
【請求項７】
前記吐出制御装置は、前記塗布膜の凹部に向けて前記液体材料を吐出するとき、前記液体吐出ヘッドから吐出される液滴の体積をそれまでよりも小さくすることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の塗布装置。
【請求項８】
液体材料を液滴として吐出する液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドからの液滴の吐出制御を行う吐出制御装置とを備え、
前記吐出制御装置は、前記液体吐出ヘッドから第１の液体材料を液滴として吐出させて、基板上に塗布膜を形成するとともに、前記第１の液体材料よりも低粘度の第２の液体材料を、前記塗布膜上にさらに吐出させることを特徴とする塗布装置。
【請求項９】
請求項５から請求項８のうちのいずれか一項に記載の塗布装置を用いて形成された塗布膜を備えることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗布方法及び塗布装置に関し、特に、液晶表示装置、半導体装置、ＥＬ装置などの電子装置の製造過程に用いられる塗布技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子装置の製造過程に用いられる塗布技術として、液体吐出方式の利用が拡大する傾向にある。液体吐出方式による塗布技術は、一般に、基板と液体吐出ヘッドとを相対的に移動させながら、液体吐出ヘッドに設けられた複数のノズルから液体材料を液滴として吐出し、その液滴を基板上に繰り返し付着させて塗布膜を形成するものであり、スピンコート方式などの従来の塗布技術に比べて、液体材料の消費に無駄が少なく、任意のパターンをフォトリソグラフィーなどの手段を用いず直接塗布することが出来るといった利点を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記液体吐出方式の塗布技術では、処理速度を高めようとして、液体吐出ヘッドからの吐出量を多くすると、吐出される液滴の体積が大きくなり、その結果、液滴の形状が凹凸となって塗布膜に残り、膜の平坦性を低下させるおそれがある。
【０００４】
また、塗布膜を形成する基板上には、電子装置の構成要素の一部によって段差が存在している場合がある。基板上に大きな段差が存在すると、その段差によって塗布膜に凹凸が生じやすい。
【０００５】
本発明は、上述する事情に鑑みてなされたものであり、凹凸の残留が少なく、平坦な塗布膜を得ることができる塗布方法及び塗布装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、高品質な電子装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の塗布方法は、液体吐出ヘッドから液体材料を液滴として吐出して、基板上に塗布膜を形成するとともに、該塗布膜に形成される凹部に向けて前記液体材料をさらに吐出することを特徴とする。
【０００７】
本発明の第１の塗布方法では、基板上に塗布膜を形成するとともに、その塗布膜に形成される凹部に向けて液体材料をさらに吐出することにより、塗布膜に形成された凹凸が平坦化される。しかも、この塗布方法では、液体材料を液滴として吐出することから、その吐出先を限定しやすい。すなわち、塗布膜の凹部に限定して、液体材料を効果的に吐出することができる。
【０００８】
上記塗布方法においては、前記塗布膜の凹部の位置は、予め記憶されるか、あるいは検出手段を介して検出されるとよい。
凹部の位置が記憶あるいは検出されることにより、その情報に基づいて、確実に凹部に向けて液体材料を吐出することが可能となる。
【０００９】
また、上記塗布方法において、前記塗布膜の凹部に向けて前記液体材料を吐出するとき、前記液体吐出ヘッドから吐出される液滴の体積をそれまでよりも小さくするのが好ましい。
液滴の体積を小さくすることにより、液滴の形状が凹凸となって塗布膜に残るのを回避することができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明の第２の塗布方法は、液体吐出ヘッドから第１の液体材料を液滴として吐出して、基板上に塗布膜を形成するとともに、前記第１の液体材料よりも低粘度の第２の液体材料を、前記塗布膜上にさらに吐出することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２の塗布方法では、第１の液体材料によって基板上に形成した塗布膜上に、第１の液体材料よりも低粘度の第２の液体材料を吐出することにより、塗布膜の凹部に低粘度の第２の液体材料が流れこみ、塗布膜に形成された凹凸が平坦化される。
【００１２】
また、上記目的を達成するために、本発明の第１の塗布装置は、液体材料を液滴として吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドからの液滴の吐出制御を行う吐出制御装置とを備え、前記吐出制御装置は、前記液体吐出ヘッドから前記液体材料を吐出させて、基板上に塗布膜を形成した後に、該塗布膜に形成される凹部に向けて前記液体材料をさらに吐出させることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１の塗布装置では、上述した本発明の第１の塗布方法を実施可能であることから、塗布膜の平坦化が図られる。すなわち、吐出制御装置の制御によって、液体吐出ヘッドから液体材料を吐出して、基板上に塗布膜を形成した後、その塗布膜に形成される凹部に向けて液体材料をさらに吐出することにより、塗布膜に形成された凹凸が平坦化される。
【００１４】
上記塗布装置において、前記吐出制御装置は、前記塗布膜に形成される凹部の位置を記憶する記憶部と、前記塗布膜に形成される凹部の位置を検出する検出手段とのうちの少なくとも一方を備えるのが好ましい。
これにより、記憶部に記憶された情報、あるいは検出手段によって検出された情報に基づいて、確実に凹部に向けて液体材料を吐出することが可能となる。
【００１５】
また、上記塗布装置において、前記吐出制御装置は、前記塗布膜の凹部に向けて前記液体材料を吐出するとき、前記液体吐出ヘッドから吐出される液滴の体積をそれまでよりも小さくするのが好ましい。
液滴の体積を小さくすることにより、液滴の形状が凹凸となって塗布膜に残るのを回避することができる。
【００１６】
また、上記目的を達成するために、本発明の第２の塗布装置は、液体材料を液滴として吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドからの液滴の吐出制御を行う吐出制御装置とを備え、前記吐出制御装置は、前記液体吐出ヘッドから第１の液体材料を液滴として吐出させて、基板上に塗布膜を形成するとともに、前記第１の液体材料よりも低粘度の第２の液体材料を、前記塗布膜上にさらに吐出させることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第２の塗布装置では、上述した本発明の第２の塗布方法を実施可能であることから、塗布膜の平坦化が図られる。すなわち、吐出制御装置の制御によって、第１の液体材料によって基板上に形成した塗布膜上に、第１の液体材料よりも低粘度の第２の液体材料を吐出することにより、塗布膜の凹部に低粘度の第２の液体材料が流れこみ、塗布膜に形成された凹凸が平坦化される。
【００１８】
また、本発明の電子装置は、上記記載の本発明の第１または第２の塗布装置を用いて形成された塗布膜を備えることを特徴とする。
本発明の電子装置では、塗布膜の平坦性が高く、良好な性能が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の第１の塗布装置の実施の形態例を示している。
【００２０】
図１において、塗布装置１０は、ベース１１２と、ベース１１２上に設けられ、基板２０を支持する基板ステージ２２と、ベース１１２と基板ステージ２２との間に介在し、基板ステージ２２を移動可能に支持する第１移動装置（移動装置）１１４と、基板ステージ２２に支持されている基板２０に対して処理液体を吐出可能な液体吐出ヘッド２１と、液体吐出ヘッド２１を移動可能に支持する第２移動装置１１６と、液体吐出ヘッド２１の液滴の吐出動作を制御する制御装置２３とを備えている。更に、塗布装置１０は、ベース１１２上に設けられている重量測定装置としての電子天秤（不図示）と、キャッピングユニット２５と、クリーニングユニット２４とを有している。また、第１移動装置１１４及び第２移動装置１１６を含む塗布装置１０の動作は、制御装置２３によって制御される。
【００２１】
第１移動装置１１４はベース１１２の上に設置されており、Ｙ方向に沿って位置決めされている。第２移動装置１１６は、支柱１６Ａ，１６Ａを用いてベース１１２に対して立てて取り付けられており、ベース１１２の後部１２Ａにおいて取り付けられている。第２移動装置１１６のＸ方向（第２の方向）は、第１移動装置１１４のＹ方向（第１の方向）と直交する方向である。ここで、Ｙ方向はベース１１２の前部１２Ｂと後部１２Ａ方向に沿った方向である。これに対してＸ方向はベース１１２の左右方向に沿った方向であり、各々水平である。また、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向に垂直な方向である。
【００２２】
第１移動装置１１４は、例えばリニアモータによって構成され、ガイドレール１４０，１４０と、このガイドレール１４０に沿って移動可能に設けられているスライダー１４２とを備えている。このリニアモータ形式の第１移動装置１１４のスライダー１４２は、ガイドレール１４０に沿ってＹ方向に移動して位置決め可能である。
【００２３】
また、スライダー１４２はＺ軸回り（θＺ）用のモータ１４４を備えている。このモータ１４４は、例えばダイレクトドライブモータであり、モータ１４４のロータは基板ステージ２２に固定されている。これにより、モータ１４４に通電することでロータと基板ステージ２２とは、θＺ方向に沿って回転して基板ステージ２２をインデックス（回転割り出し）することができる。すなわち、第１移動装置１１４は、基板ステージ２２をＹ方向（第１の方向）及びθＺ方向に移動可能である。
【００２４】
基板ステージ２２は基板２０を保持し、所定の位置に位置決めするものである。また、基板ステージ２２は不図示の吸着保持装置を有しており、吸着保持装置が作動することにより、基板ステージ２２の穴４６Ａを通して基板２０を基板ステージ２２の上に吸着して保持する。
【００２５】
第２移動装置１１６はリニアモータによって構成され、支柱１６Ａ，１６Ａに固定されたコラム１６Ｂと、このコラム１６Ｂに支持されているガイドレール６２Ａと、ガイドレール６２Ａに沿ってＸ方向に移動可能に支持されているスライダー１６０とを備えている。スライダー１６０はガイドレール６２Ａに沿ってＸ方向に移動して位置決め可能であり、液体吐出ヘッド２１はスライダー１６０に取り付けられている。
【００２６】
液体吐出ヘッド２１は、揺動位置決め装置としてのモータ６２，６４，６７，６８を有している。モータ６２を作動すれば、液体吐出ヘッド２１は、Ｚ軸に沿って上下動して位置決め可能である。このＺ軸はＸ軸とＹ軸に対して各々直交する方向（上下方向）である。モータ６４を作動すると、液体吐出ヘッド２１は、Ｙ軸回りのβ方向に沿って揺動して位置決め可能である。モータ６７を作動すると、液体吐出ヘッド２１は、Ｘ軸回りのγ方向に揺動して位置決め可能である。モータ６８を作動すると、液体吐出ヘッド２１は、Ｚ軸回りのα方向に揺動して位置決め可能である。すなわち、第２移動装置１１６は、液体吐出ヘッド２１をＸ方向（第１の方向）及びＺ方向に移動可能に支持するとともに、この液体吐出ヘッド２１をθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向に移動可能に支持する。
【００２７】
このように、図１の液体吐出ヘッド２１は、スライダー１６０において、Ｚ軸方向に直線移動して位置決め可能で、α、β、γに沿って揺動して位置決め可能であり、液体吐出ヘッド２１の液滴吐出面１１Ｐは、基板ステージ２２側の基板２０に対して正確に位置あるいは姿勢をコントロールすることができる。なお、液体吐出ヘッド２１の液滴吐出面１１Ｐには液滴を吐出する複数のノズルが設けられている。
【００２８】
電子天秤（不図示）は、液体吐出ヘッド２１のノズルから吐出された液滴の一滴の重量を測定して管理するために、例えば、液体吐出ヘッド２１のノズルから、５０００滴分の液滴を受ける。電子天秤は、この５０００滴の液滴の重量を５０００の数字で割ることにより、一滴の液滴の重量を正確に測定することができる。この液滴の測定量に基づいて、液体吐出ヘッド２１から吐出する液滴の量を最適にコントロールすることができる。
【００２９】
クリーニングユニット２４は、液体吐出ヘッド２１のノズル等のクリーニングをデバイス製造工程中や待機時に定期的にあるいは随時に行うことができる。キャッピングユニット２５は、液体吐出ヘッド２１の液滴吐出面１１Ｐが乾燥しないようにするために、デバイスを製造しない待機時にこの液滴吐出面１１Ｐにキャップをかぶせるものである。
【００３０】
液体吐出ヘッド２１が第２移動装置１１６によりＸ方向に移動することで、液体吐出ヘッド２１を電子天秤、クリーニングユニット２４あるいはキャッピングユニット２５の上部に選択的に位置決めさせることができる。つまり、デバイス製造作業の途中であっても、液体吐出ヘッド２１をたとえば電子天秤側に移動すれば、液滴の重量を測定できる。また液体吐出ヘッド２１をクリーニングユニット２４上に移動すれば、液体吐出ヘッド２１のクリーニングを行うことができる。液体吐出ヘッド２１をキャッピングユニット２５の上に移動すれば、液体吐出ヘッド２１の液滴吐出面１１Ｐにキャップを取り付けて乾燥を防止する。
【００３１】
つまり、これら電子天秤、クリーニングユニット２４、およびキャッピングユニット２５は、ベース１１２上の後端側で、液体吐出ヘッド２１の移動経路直下に、基板ステージ２２と離間して配置されている。基板ステージ２２に対する基板２０の給材作業及び排材作業はベース１１２の前端側で行われるため、これら電子天秤、クリーニングユニット２４あるいはキャッピングユニット２５により作業に支障を来すことはない。
【００３２】
図１に示すように、基板ステージ２２のうち、基板２０を支持する以外の部分には、液体吐出ヘッド２１が液滴を捨打ち或いは試し打ち（予備吐出）するための予備吐出エリア（予備吐出領域）１５２が、クリーニングユニット２４と分離して設けられている。この予備吐出エリア１５２は、図１に示すように、基板ステージ２２の後端部側においてＸ方向に沿って設けられている。この予備吐出エリア１５２は、基板ステージ２２に固着され、上方に開口する断面凹字状の受け部材と、受け部材の凹部に交換自在に設置されて、吐出された液滴を吸収する吸収材とから構成されている。
【００３３】
基板２０としては、本例では、半導体装置の製造に用いられるシリコンからなるウエハが用いられる。また、基板２０上に塗布される液体材料としては、例えば、レジスト（フォトレジスト）等の放射線感光液、カラーインク、保護膜用液体材料、塗布シリコン酸化膜を形成するための液体材料であるＳＯＧ（Ｓｐｉｎ　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ）、低誘電率層間絶縁膜を形成するためのＬｏｗ−ｋ材料、ＰＩ膜など機能性膜用液体材料、その他揮発性液体材料などが用いられる。なお、本発明は、半導体装置の製造プロセス用に限定されず、液晶表示装置、ＥＬ装置、撮像装置（ＣＣＤなど）、磁気ヘッド等のデバイスの他、カラーフィルタやタッチパネル等の他の電子装置の製造用としても適用可能であり、プラズマディスプレイパネル製造用の大型の電子装置に対しても有効である。そのため、本発明に用いられる基板としては、シリコン基板に限らず、ガラス基板、石英基板、セラミックス基板、金属基板、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板等、他の材質の基板も適用される。
【００３４】
図２（ａ）及び（ｂ）は、上記塗布装置１０を用いた本発明の第１の塗布方法の実施の形態例を模式的に示している。
本例の塗布方法は、液体吐出ヘッド２１から液体材料を液滴として吐出して、基板２０上に塗布膜３０を形成する塗布膜形成工程（図２（ａ））と、その塗布膜３０に形成される凹部３１に向けて液体材料をさらに吐出する平坦化工程（図２（ｂ））とを有する。
【００３５】
すなわち、図２（ａ）に示す塗布膜形成工程では、基板２０と液体吐出ヘッド２１とを相対的に移動させながら、液体吐出ヘッド２１に設けられた複数のノズルから液体材料を液滴３５として吐出し、その液滴３５を基板２０上に繰り返し付着させ、これにより、基板２０上に塗布膜３０を形成する。また、図２（ｂ）に示す平坦化工程では、基板２０上に上記塗布膜３０を形成した後、さらにその塗布膜３０の凹部３１に向けて、液体吐出ヘッド２１から液体材料を液滴３６として吐出し、これにより、塗布膜３０に形成された凹部３１を液体材料で埋め、塗布膜３０の平坦化を図る。
【００３６】
基板２０上の塗布膜３０に形成される凹部３１は、例えば、液体吐出ヘッド２１から吐出される液滴３５の大きさや、塗布前の基板２０上に存在している段差、あるいは塗布精度などに基づいて形成される。このうち、液滴の大きさ、及び基板上の段差を形成要因とする凹部については、基板と液体吐出ヘッドのノズルとの位置関係などの機械的あるいは制御的な情報や、それまでの処理工程における処理条件などのプロセス情報などから、その凹部が形成される位置を予め特定することが可能である。
【００３７】
本例の塗布方法では、塗布膜３０における凹部３１が形成される位置が予め特定される場合には、その位置を制御装置２３内の記憶部２３ａに記憶しておき、その記憶された情報を用いて、上記平坦化工程における液体材料の吐出を行う。また、上記凹部３１が形成される位置が予め特定されない場合には、塗布膜３０が形成された後に検出手段を介して凹部３１の位置を検出し、その検出情報を用いて、上記平坦化工程における液体材料の吐出を行う。塗布膜の凹部の位置を記憶あるいは検出し、その情報に基づいて凹部に向けて液体材料の吐出を行うことにより、塗布膜の平坦化を確実に行うことができる。
【００３８】
検出手段としては、基板上の塗布膜の凹部を検出可能な公知の様々な技術が適用可能である。例えば、ビームの干渉や観察画像を用いる非接触式の検出手段の他に、プローブなどを用いた接触式の検出手段が適用される。なお、検出手段は、塗布膜の凹部の位置に関する情報を検出すると、その情報を上記制御装置２３に送るようになっている。
【００３９】
図３（ａ）〜（ｃ）は、液滴の形状を形成要因とする塗布膜の凹部を平坦化する例を示す図であり、図３（ａ）は基板２０上に液体材料が液滴として配置された直後の様子を模式的に示している。
【００４０】
図３（ａ）において、基板２０上には複数の液滴３５が所定の間隔で並べて配置される。基板２０上に配置された液滴３５は、この後、互いに付着し合って広がり、基板２０上で膜状になるが、液体材料の特性によっては、液滴３５同士の隙間部分が微小な凹部となって残る場合がある。そのため、本例では、図３（ｂ）に示すように、液滴３５同士の隙間の部分、すなわち先に配置された液滴３５とは異なる位置に、さらに液体材料を液滴３６として配置する。具体的には、先の液滴３５の基板２０上での配置位置に関する情報を記憶しておき、その記憶された情報に基づいて、液体吐出ヘッドを介して次の液滴３６を吐出し、その液滴３６を、先の液滴３５の配置位置とは異なる位置に配置する。これにより、液滴３５の形状を形成要因とする塗布膜３０の凹部が液体材料（液滴３６）で埋まり、塗布膜３０の平坦化が図られる。
【００４１】
このとき、本例では、先に吐出した液滴３５に比べて、後に吐出する液滴３６の体積を小さくするのが好ましい。後に吐出する液滴３６の体積が小さいことにより、その液滴３６の形状が凹凸となって塗布膜３０に残るのが抑制される。また、液滴３６の体積を小さくすることで、塗布膜３０に形成されている凹部が微小な場合にも、その凹部内に液滴３６を配置することができ、その凹部を確実に液体材料で埋めることが可能になる。
【００４２】
なお、後に吐出する液滴３６の体積は、必ずしも先に吐出した液滴３５に比べて小さい必要はなく、塗布面の凹部の形状によっては、同程度あるいは大きくてもよい。また、基板に対して液体材料を配置する回数は、２回に限らず、３回以上としてもよい。この場合、例えば、図３（ｃ）に示すように、先の２回の液滴３５，３６の吐出位置とは異なる位置に向けて、それまでよりもさらに体積の小さい液滴３７を吐出するのが好ましい。これにより、膜の平坦化をさらに図ることができる。
【００４３】
図４（ａ）は、段差が存在する基板２０上に液体材料を配置した様子を模式的に示す側面図、図４（ｂ）は、上記段差によって形成された塗布膜の凹部に向けて液体材料を吐出する様子を示す側面図である。
【００４４】
図４（ａ）において、段差が存在する基板２０上に配置された液体材料は、段差の影響を受け、その段差に倣って凹凸が生じやすい。なお、基板２０上の段差を形成する部材は、半導体装置の回路を構成する要素の一部であり、基板２０上の複数箇所に存在する。また、塗布膜３０は、電気的な絶縁機能を有する層間絶縁膜であり、液体材料として例えばシリコン化合物が用いられる。
【００４５】
本例では、一旦塗布膜３０を形成した後、図４（ｂ）に示すように、塗布膜３０の凹部３１にさらに液体材料を液滴３６として配置する。具体的には、基板２０上に形成されている段差の位置を予め記憶しておき、その記憶された情報に基づいて、その段差位置に向けて次の液滴３６を吐出する。段差の位置は、基板２０に対するそれまでのプロセス情報から求めてもよく、塗布前に検出手段を介して検出してもよい。これにより、基板２０上の段差を形成要因とする塗布膜３０の凹部３１が液体材料で埋まり、塗布膜３０の平坦化が図られる。
【００４６】
また、この図４の例においても、図３の例と同様に、先に吐出した液滴３５に比べて、後に吐出する液滴３６の体積を小さくするのが好ましい。後に吐出する液滴３６の体積を小さくすることにより、その液滴３６の形状が凹凸となって塗布膜３０に残るのが防止される。また、塗布膜３０に形成されている凹部が微小な場合にも、その凹部を確実に液体材料で埋めることが可能になる。
【００４７】
次に、本例の塗布装置について、特に液滴の吐出技術について説明する。
先の図１に示した液体吐出ヘッド２１は、インクジェット方式を始めとする液体吐出方式により、液体材料を液滴として吐出して塗布対象の基板上に液体材料を塗布し、塗布膜を形成するものである。液滴吐出方式としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式などが挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御してノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に超高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進してノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散してノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式（ピエゾ方式）は、ピエゾ素子（圧電素子）がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出してノズルから吐出させるものである。また、電気熱変換方式は、材料を貯留した空間内に設けたヒータにより、材料を急激に気化させてバブル（泡）を発生させ、バブルの圧力によって空間内の材料を吐出させるものである。静電吸引方式は、材料を貯留した空間内に微小圧力を加え、ノズルに材料のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから材料を引き出すものである。また、この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。このうち、ピエゾ方式は、液体材料に熱を加えないため、材料の組成等に影響を与えないなどの利点を有する。本実施例では、液体材料選択の自由度の高さ、及び液滴の制御性の良さの点から上記ピエゾ方式を用いる。
【００４８】
図５は、ピエゾ方式による液体の吐出原理を説明するための図である。
図５において、液体材料を収容する液体室４１（圧力室）に隣接してピエゾ素子４２が設置されている。液体室４１には液体供給系４４が接続されており、この液体供給系４４を介して液体室４１内に液体材料が供給される。ピエゾ素子４２は、駆動回路４３に接続されており、駆動回路４３を介して印加される電圧に応じて伸長する。ピエゾ素子４２が伸長すると、液体室４１が変形してその中の液体材料が加圧され、液体材料がノズル４０から微小な液滴として吐出される。
【００４９】
液体吐出ヘッド２１には、上述したノズル４０が列状に複数配置されており、制御装置２３は、ピエゾ素子への印加電圧の制御、すなわち駆動信号を制御することにより、複数のノズル４０のそれぞれに対して、液体材料の吐出制御を行う。具体的には、制御装置２３は、ノズル４０から吐出される液滴の体積や、単位時間あたりに吐出する液滴の数、液滴同士の距離などを変化させることができる。例えば、列状に並ぶ複数のノズルの中のうち、液滴を吐出するノズルを選択的に使用することにより、複数の液滴同士の距離を変化させることができる。
【００５０】
図６は、ピエゾ素子に与える駆動信号の例を示している。以下、この図５を用いて、微小ドット、中ドット、大ドットの体積の異なる３種類の液滴を吐出する原理について説明する。
図６において、駆動波形［Ａ］は駆動信号発生回路が生成する基本波形である。波形［Ｂ］は基本波形の　Ｐａｒｔ１　で形成されていて、メニスカス（液体の凹凸面）を揺動させノズル開口近傍の増粘した液体を拡散し、微小な液滴の吐出不良を未然に防止するために用いられる。Ｂ１　はメニスカスが静定している状態であり、Ｂ２　はピエゾ素子に緩やかに充電することで液体室（圧力室）の体積を拡張しメニスカスを僅かノズル内に引き込む動作を示している。波形［Ｃ］は基本波形の　Ｐａｒｔ２　で形成されていて、微小ドットの液滴を吐出する波形である。まず静定している状態（Ｃ１）から急激にピエゾ素子を充電してメニスカスを素早くノズル内に引き込む。次に一旦引き込まれたメニスカスが再びノズルを満たす方向に振動を開始するタイミングに併せて液体室を僅か縮小（Ｃ３）させることにより微小ドットの液滴が飛翔する。放電を途中休止した後の２度目の放電（Ｃ４）は吐出動作後のメニスカスやピエゾ素子の残留信号を制振させるとともに液滴の飛翔形態を制御する役目を果たしている。波形［Ｄ］は基本波形の　Ｐａｒｔ３で形成されていて、中ドットを吐出する波形である。静定状態（Ｄ１）から緩やかに大きくメニスカスを引き込み（Ｄ２）、メニスカスが再びノズルを満たす方向に向かうタイミングに合わせて急激に液体室を収縮（Ｄ３）させることで中ドットの液滴が吐出される。Ｄ４　ではピエゾ素子に充電／放電することでメニスカスやピエゾ素子の残留振動を制振させている。波形［Ｅ］は基本波形の　Ｐａｒｔ２　と　Ｐａｒｔ３　を組み合わせて形成されていて、大ドットの液滴を吐出するための波形である。まず、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３　に示す過程で小ドットの液滴を吐出し、小ドット吐出後に僅かに残留するメニスカスの振動がノズル内を液体で満たすタイミングに合わせて中ドットを吐出する波形をピエゾ素子に印加する。Ｅ４、Ｅ５　の過程で吐出される液滴は中ドットよりも大きい体積であり、先の小ドットの液滴と合わせてさらに大きい大ドットの液滴が形成される。このように駆動信号を制御することにより、微小ドット、中ドット、大ドットの体積の異なる３種類の液滴を吐出することができる。
【００５１】
ここで、本例の塗布装置は、液体吐出方式を採用しており、複数のノズルのそれぞれについて上述した吐出制御を独立して行うことが可能である。そのため、その吐出先を限定しやすい。すなわち、塗布膜の凹部に限定して、液体材料を効果的に吐出することができる。
【００５２】
また、本例の塗布装置では、上述したように、液滴の体積を容易に変化させることができるので、液体材料の塗布を複数回繰り返す場合にも、塗布時間の増加を抑制できる。すなわち、例えば、先の図２（ａ）に示した塗布膜形成工程において、比較的大きい体積の液滴を用いて、多量の液体材料を短時間で基板上に配置し、先の図２（ｂ）に示した平坦化工程において、それよりも小さい体積の液滴を用いて塗布膜の平坦化を図る。これにより、塗布時間の増加の防止と膜の平坦化を同時に達成することができる。
【００５３】
次に、図７は、本発明の第２の塗布装置の実施の形態例を示しており、図８（ａ）及び（ｂ）は、上記第２の塗布装置を用いた本発明の第２の塗布方法の実施の形態例を模式的に示している。
図７において、本例の塗布装置５０は、先の図１に示した塗布装置１０とほぼ同様の機能を有する構成要素からなる。なお、先の図１に示した塗布装置１０と同様の機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
本例の塗布装置５０は、先の図１に示した塗布装置１０と異なり、複数（本例では２つ）の液体吐出ヘッド５１ａ，５１ｂを備えており、これら複数の液体吐出ヘッド５１ａ，５１ｂは、粘度が互いに異なる材料源にそれぞれ接続されている。また、複数の液体吐出ヘッド５１ａ，５１ｂは、制御装置５４の制御のもとで、選択的に用いられる。
【００５４】
続いて、図８（ａ）及び（ｂ）を参照して本例の塗布方法について説明する。上記塗布装置５０を用いた本例の塗布方法では、まず、液体吐出ヘッド５１ａから第１の液体材料を液滴６５として吐出して、基板２０上に塗布膜６０を形成する（図８（ａ））。その後、第１の液体材料よりも低粘度の第２の液体材料を、液体吐出ヘッド５１ｂから液滴６６として吐出して、上記塗布膜６０上にその低粘度の第２の液体材料を配置する（図８（ｂ））。
【００５５】
本例の塗布方法では、第１の液体材料によって基板２０上に形成した塗布膜６０上に、第１の液体材料よりも低粘度の第２の液体材料を配置することにより、塗布膜６０の凹部６１に低粘度の第２の液体材料が流れこみ、塗布膜６０が平坦化される。また、本例の場合、塗布膜６０上に配置する液体材料が低粘度であることから、塗布膜６０上で広がりやすく、液体材料の吐出先を、凹部６１に限定しなくてもよい。すなわち、塗布膜６０の凹部６１に限定して低粘度の第２の液体材料を塗布してもよく、凹部６１を含む凹部６１の周辺あるいは塗布膜６０全面に第２の液体材料を塗布してもよい。そのため、制御の簡素化が図られる。
【００５６】
なお、図８の例では、粘度の異なる液体材料ごとに異なる液体吐出ヘッドを用いているが、本発明はこれに限定されず、１つの液体吐出ヘッドから異なる粘度の液体材料を選択的に吐出するようにしてもよい。この場合、液体吐出ヘッドに接続される液体供給系に、粘度の異なる材料源への接続を切り替える切り替え手段を設けるとよい。あるいは、液体材料の粘度を低下させるための溶媒を付加する配管経路を設け、必要に応じて液体材料の粘度を低下させる構成にしてもよい。
【００５７】
また、先の図２に示した第１の塗布方法と、図８に示した第２の塗布方法とを組み合わせてもよい。
【００５８】
また、上述した実施例の塗布方法及び塗布装置を用いることにより、塗布膜の平坦化が図られることから、半導体装置の製造に際し、高精度あるいは高品質なデバイスを製造することが可能となる。また、上述した実施例では、半導体装置の製造プロセスに本発明を適用した例を示したが、他の製造プロセスに本発明を適用することにより、液晶表示装置、ＥＬ装置、撮像装置（ＣＣＤ）、磁気ヘッド等のデバイスの他、カラーフィルタやタッチパネル等の装置等、各種デバイスあるいは装置の高品質化を図ることができる。
【００５９】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の塗布方法及び塗布装置によれば、塗布膜に形成される凹部に向けて液体材料をさらに吐出したり、低粘度の液体材料を吐出したりすることにより、凹凸の残留が少なく、平坦な塗布膜を得ることができる。
【００６１】
また、本発明の電子装置によれば、構成要素の一部として平坦な膜を備えることから、高品質化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の塗布装置の実施の形態例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の塗布方法の実施の形態の一例を模式的に示す図である。
【図３】液滴の形状を形成要因とする塗布膜の凹部を平坦化する例を説明するための図である。
【図４】基板上の段差を要因とする塗布膜の凹部を平坦化する例を説明するための図である。
【図５】ピエゾ方式による液体の吐出原理を説明するための図である。
【図６】ピエゾ素子に与える駆動信号の一例を示しており、微小ドット、中ドット、大ドットの体積の異なる３種類の液滴を吐出する駆動信号をそれぞれ示している。
【図７】本発明の第２の塗布装置の実施の形態例を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２の塗布方法の実施の形態の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０，５０…塗布装置、２０…基板、２１、５１ａ，５１ｂ…液体吐出ヘッド、２３，５４…制御装置（吐出制御装置）、３０，６０…塗布膜、３１，６１…凹部、３５，３６，３７，６５，６６…液滴。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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