(57)【要約】【課題】高品質な膜を安定して形成することが可能であり、タクトタイムの増加も抑制可能な成膜装置および成膜方法を提供する。【解決手段】成膜装置１０のインクジェットヘッド２により基板７の被噴射位置に所定量の原料液滴を噴射し、インクジェットヘッド２により基板７に形成された膜の厚さを膜厚測定器９によって測定し、膜厚測定器９によって測定された膜厚と規定の膜厚とに基づいて、調整部Ｔによって、インクジェットヘッド２が新たな基板７の被噴射位置に噴射する液滴の量を独立に調整する。【選択図】  図１
2004216210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の成膜面内の複数の被噴射位置に噴射した原料液滴の広がりにより膜を形成する成膜装置であって、
前記被噴射位置に所定量の前記液滴を噴射する噴射手段と、
前記噴射手段により前記成膜面に形成された膜の厚さを測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された膜厚と規定の膜厚とに基づいて、前記噴射手段が前記被噴射位置に噴射する前記液滴の量を独立に調整する調整手段と
を有する成膜装置。
【請求項２】
前記調整手段は、前記測定手段によって測定された膜厚が所定の規定範囲外であった規定外被噴射位置に対して、当該規定外被噴射位置において過去に測定された前記規定範囲内の膜厚に基づいて、前記規定外被噴射位置に噴射する前記液滴の量を調整する
請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記調整手段は、前記測定手段によって測定された膜厚が所定の規定範囲外であった規定外被噴射位置に対して、当該規定外被噴射位置の周囲の前記被噴射位置において測定された膜厚に基づいて、前記規定外被噴射位置に噴射する液滴の量を調整する
請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
対象物の成膜面内の複数の被噴射位置に噴射した原料液滴の広がりにより膜を形成する成膜方法であって、
対象物の前記被噴射位置に所定量の前記液滴を噴射する第１の噴射工程と、
前記第１の噴射工程により前記成膜面に形成された膜の厚さを測定する測定工程と、
前記測定工程において測定した膜厚と規定の膜厚とに基づいて、前記被噴射位置に噴射する前記液滴の量を独立に調整する調整工程と、
量を調整した前記液滴を、新たな対象物の前記被噴射位置に噴射する第２の噴射工程と
を有する成膜方法。
【請求項５】
前記調整工程において、前記測定工程で測定した膜厚が所定の規定範囲外であった規定外被噴射位置に対して、当該規定外被噴射位置において過去に測定した前記規定範囲内の膜厚に基づいて、前記規定外被噴射位置に噴射する前記液滴の量を調整する
請求項４に記載の成膜方法。
【請求項６】
前記調整工程において、前記測定工程で測定した膜厚が所定の規定範囲外であった規定外被噴射位置に対して、当該規定外被噴射位置の周囲の前記被噴射位置において測定した膜厚に基づいて、前記規定外被噴射位置に噴射する液滴の量を調整する
請求項４に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット方式によって対象物に膜を形成する成膜装置および成膜方法に関する。
特定的には、本発明は、形成された膜の厚さを測定し、得られた膜厚情報を、新たな対象物における成膜にフィードバックして利用する成膜装置および成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば液晶表示装置の配向膜を形成する場合に、膜の材料の有効利用や、粉塵等の不用物の付着を防止する等の理由のために、インクジェット方式によって成膜することが知られている。
【０００３】
インクジェット方式による成膜においては、膜の原料を細かい液滴として塗布するため、膜厚を均一に制御することが重要である。
膜厚を均一にするために、配向膜を形成する基板に原料液滴を噴射後、配向膜の膜厚を測定し、膜厚が所定値未満の箇所にインクジェットノズルを用いて原料液滴を再び塗布する手法が知られている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１６６７８３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のように、必要箇所に液滴を２度噴射する手法では、形成される配向膜が実質的に２層になる。
配向膜が２層になると、配向膜による液晶の配向特性や屈折率等の光学特性が均一ではなくなり、配向膜としての性能が低下する。
また、１つの基板に液滴を２回噴射するため、液晶表示装置の製造のタクトタイムが長くなる。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、高品質な膜を安定して形成することができるとともにタクトタイムの増加を抑制可能な成膜方法を提供することにある。
また、本発明の別な目的は、高品質な膜を安定して形成することができるとともにタクトタイムの増加を抑制可能な成膜方法に適した成膜装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る成膜装置は、対象物の成膜面内の複数の被噴射位置に噴射した原料液滴の広がりにより膜を形成する成膜装置であって、前記被噴射位置に所定量の前記液滴を噴射する噴射手段と、前記噴射手段により前記成膜面に形成された膜の厚さを測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された膜厚と規定の膜厚とに基づいて、前記噴射手段が前記被噴射位置に噴射する前記液滴の量を独立に調整する調整手段とを有する成膜装置である。
【０００８】
また、本発明に係る成膜方法は、対象物の成膜面内の複数の被噴射位置に噴射した原料液滴の広がりにより膜を形成する成膜方法であって、対象物の前記被噴射位置に所定量の前記液滴を噴射する第１の噴射工程と、前記第１の噴射工程により前記成膜面に形成された膜の厚さを測定する測定工程と、前記測定工程において測定した膜厚と規定の膜厚とに基づいて、前記被噴射位置に噴射する前記液滴の量を独立に調整する調整工程と、量を調整した前記液滴を、新たな対象物の前記被噴射位置に噴射する第２の噴射工程とを有する成膜方法である。
【０００９】
本発明においては、対象物の成膜面内の複数の被噴射位置に対して、噴射手段が、被噴射位置ごとに所定量の膜の原料液滴を独立に噴射する。噴射手段によって成膜面に噴射された液滴が広がることによって、対象物の成膜面に膜が形成される。
対象物の成膜面に形成された膜の厚さは、測定手段によって測定される。
調整手段は、成膜面内の所定の被噴射位置における、測定手段が測定した実際の膜厚と規定の膜厚との差に基づいて、被噴射位置に対して噴射させる液滴の量を、被噴射位置ごとに独立に調整する。
調整手段によって調整された量の液滴が、噴射手段によって新たな対象物の成膜面に、被噴射位置ごとに噴射される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して述べる。
なお、以下では、インクジェット方式によって配向膜を形成する液晶表示装置を例に挙げて、本発明の実施の形態について述べる。
【００１１】
図１に、本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す。
図１に示す成膜装置１０は、コンピュータ１と、インクジェットヘッド２と、膜厚測定器９と、噴射ステージ４と、測定ステージ４０と、噴射コントローラＫ１と、測定コントローラＫ２とを有している。コンピュータ１は、制御部Ｃと、調整部Ｔと、記憶部Ｍとをさらに有している。
インクジェットヘッド（以下、ヘッドと略記する）２と噴射ステージ４と噴射コントローラＫ１とが本発明における噴射手段の一実施態様に相当する。
膜厚測定器９と測定ステージ４０と測定コントローラＫ２とが本発明における測定手段の一実施態様に相当する。
また、調整部Ｔが本発明における調整手段の一実施態様に相当する。
【００１２】
成膜装置１０では、噴射ステージ４において基板７に対して液滴を噴射して形成した膜の厚さを、測定ステージ４０において測定することが可能になっている。測定ステージ４０において測定された膜厚の情報がフィードバックされて、噴射ステージ４において新たな基板７に対して噴射される液滴の量が調整される。
【００１３】
噴射ステージ４は、たとえばボールねじによるテーブルの移動機構を備えており、テーブル上に、配向膜を形成すべき対象物としての基板７が載置される。移動機構によりテーブルが移動することで、基板７がＸ−Ｙ平面内において移動する。
基板７の配向膜成膜面に対向するように、ヘッド２が配置される。
【００１４】
図２が、ヘッド２の概略構成を示す図である。図２に示すように、ヘッド２は好適には、一方向に所定のピッチで配置した複数のノズル２０に設けられている微小な噴射孔から、配向膜の原料液を液滴として噴射するインクジェット方式の噴射手段である。本実施形態においては、好適にはピエゾ方式のインクジェットヘッドを用いる。
ヘッド２は、対向する位置に配置された基板７の成膜面に、配向膜の原料液滴を噴射する。
図２においては、説明のために一例として４個のノズル２０を有するヘッド２を示しているが、ノズル２０の数は適宜変更可能である。実際の成膜においては、たとえば２５００個のノズル２０を有するヘッドを用いる。また、複数のノズル２０を一方向に配置したノズル列を複数有するヘッドを用いてもよい。
【００１５】
図２に示すように、ヘッド２は噴射コントローラＫ１に接続されており、噴射コントローラＫ１からの指令信号を受けてノズル２０から液滴を噴射する。
配向膜を所定の形状にパターンニングする必要があるために、従来においても、噴射コントローラＫ１からの吐出開始信号、停止信号等の吐出制御用の指令信号の出力タイミングに関しては、ノズル２０ごとに独立に制御されていた。しかし、指令信号のパルス幅、パルス数、傾き等の駆動波形については、従来は全てのノズル２０において共通していた。
それに対し、本実施形態においては、一例として図２に示すように、噴射コントローラＫ１から４個のノズル２０に出力される吐出制御指令信号ＤＮ１〜ＤＮ４は、その出力タイミングだけでなく、駆動波形についても信号ＤＮ１〜ＤＮ４ごとに独立に調整可能になっている。
これにより、各ノズル２０から噴射する液滴Ｄｐ１〜Ｄｐ４の量を独立して制御することができる。
【００１６】
ノズル２０ごとの液滴量の制御について、図３を用いてさらに詳細に述べる。
図３に図解のように、ピエゾ方式のインクジェットヘッド２のノズル２０は、噴射管２１にピエゾ素子２２を備えている。
噴射管２１内部のキャビティ２３には、ピエゾ素子２２の変位に応じて、図示しない配向膜供給装置からの配向膜液が供給される。
なお、配向膜液は、配向膜の原料を所定濃度に調整した液である。配向膜の原料としては、一例としてポリイミド等の有機高分子材料を用いる。
【００１７】
噴射コントローラＫ１からの指令信号を受けて、ピエゾ素子２２に電圧が印加されると、ピエゾ素子２２に変位が発生する。図３（ａ）においては、ピエゾ素子２２が縦方向に伸びた場合が例示されている。
図３（ａ）に示すように、ピエゾ素子２２の変位によって噴射管２１が押圧されて変形し、配向膜液が液滴となって噴射管２１の噴射孔２１ａから吐出される。
【００１８】
吐出液滴の大きさ、即ち液滴量は、噴射孔２１ａの形状と大きさ、キャビティ２３の形状ならびに容量、ピエゾ素子２２の形状ならびに変位量、および、ピエゾ素子２２へ与えられる駆動電圧の波形等の様々な要因によって決定される。したがって、一例として以下に示すように、駆動電圧の波形の相違によって液滴量が変化する。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、駆動電圧として、パルスの数が１つのシングルパルスＳをノズル２０のピエゾ素子２２に与える。このとき、ピエゾ素子２２は、パルスＳの面積ＳＡ分の配向膜液をキャビティ２３内に吸入して吐出するように変位し、面積ＳＡに基づいた量の液滴Ｄｐ１がノズル２０から吐出される。
液滴Ｄｐ１よりも量の少ない液滴を吐出させる場合には、たとえば、図３（ｂ）に示すような２つのパルスを有するダブルパルスＷをピエゾ素子２２に与える。
ピエゾ素子２２は、パルスＷのうちの第１のパルスＷ１が与えられると、その面積Ｗ１Ａ分に相当する配向膜液をキャビティ２３内に吸入して吐出するように変位する。配向膜液を吐出する態勢に入った後に与えられる第２のパルスＷ２によって、ピエゾ素子２２は液滴を噴射孔２１ａからキャビティ２３内に引き戻すように変位する。この引き戻しの動作が加わることによって、同じ形状・大きさの噴射孔２１ａであっても、液滴Ｄｐ１よりも量が少ない小さな液滴Ｄｐ２を吐出することが可能になる。
【００２０】
このように、ピエゾ素子２２に印加する駆動電圧波形を変化させることによって、本実施形態においては同一のノズル２０によって約２倍の量の差（一例として２４０ｎｇ対１１０ｎｇ）の液滴を実現することができる。
キャビティ２３の容量や、ピエゾ素子２２の形状ならびに変位量を変更することによって、さらに大きな差を実現することも可能である。
以上のように、本実施形態においては、噴射コントローラＫ１を介して駆動電圧波形のパルス幅、駆動電圧値を変更することによって、吐出液滴の量をノズル２０ごとに独立して制御することが可能である。
駆動波形の立ち上がり、立ち下り時間を調整することによって、ノズル２０ごとに吐出量をより細かく調整することもできる。
【００２１】
噴射コントローラＫ１は、ヘッド２および噴射ステージ４に接続される。
噴射コントローラＫ１は、コンピュータ１からの指令信号ＤＳ１に基づいて、噴射ステージ４に、テーブルの移動量、移動方向、移動タイミング等の指示を与える移動指令信号ＭＣ１を出力する。噴射ステージ４は、噴射コントローラＫ１からの移動指令信号ＭＣ１に基づいて、基板７が載置されたテーブルを、Ｘ−Ｙ平面上において移動させる。
なお、本実施形態においてはヘッド２が固定されており、噴射ステージ４上の基板７を平面的に移動させる形態にしているが、基板７を固定して、ヘッド２を平面的に移動させる形態にしてもよい。また、ヘッド２と基板７の両方を移動させる形態にすることも可能である。
【００２２】
測定ステージ４０は、噴射ステージ４と同様の構造を有しており、移動機構を備えるテーブル上に、噴射ステージ４において配向膜が形成された基板７が載置される。
噴射ステージ４から測定ステージ４０への基板７の移動には、図示はしないが、ベルトコンベヤやロボットアーム等の搬送手段を用いることができる。
【００２３】
測定ステージ４０上の基板７に対向するように、膜厚測定器９が配置される。
膜厚測定器９としては、基板７の成膜面に形成された配向膜の膜厚を測定可能であれば、任意の測定手段を用いることができる。
本実施形態においては、一例として、光干渉方式の膜厚測定器を用いる。
【００２４】
光干渉方式の膜厚測定器９は、配向膜が形成されている基板７に対して測定光ＬＴを出射し、測定光ＬＴが、配向膜の表面、および、配向膜と成膜面との界面において反射することにより生じる反射光の干渉を利用して配向膜の膜厚に関する情報を入手する。
測定光ＬＴは、一例として、成膜面および配向膜に対して、適切な角度傾けて入射させる。配向膜が形成された基板７に入射した測定光ＬＴの反射光には、配向膜の膜厚に起因して、配向膜表面で反射した反射光ＲＬ１と、配向膜と成膜面との界面で反射した反射光ＲＬ２との間で光路差が発生する。
【００２５】
この光路差に起因して、膜厚測定器９において受光される反射光ＲＬ１と反射光ＲＬ２とが干渉を起こし、全体としての反射光の強度が、測定光ＬＴの強度と比べて変化する。
測定光ＬＴの波長λを一定とすると、反射光の強度は、配向膜の膜厚に依存する。したがって、波長λに対応した膜厚と光強度の関係を予め求めておけば、配向膜の膜厚を入手することができる。
【００２６】
膜厚測定器９および測定ステージ４０は、それぞれ測定コントローラＫ２の出力側に接続されている。
測定コントローラＫ２は、入力側に入力されるコンピュータ１からの指令信号ＤＳ２に基づいて、テーブルの移動量、移動方向、移動タイミング等の指示を与える移動指令信号ＭＣ２を生成する。また、測定コントローラＫ２は、生成した移動指令信号ＭＣ２を測定ステージ４０に出力する。測定ステージ４０は、測定コントローラＫ２からの移動指令信号ＭＣ２に基づいて、基板７が載置されたテーブルを、Ｘ−Ｙ平面上において移動させる。
測定ステージ４０のテーブルを移動させるとともに、測定コントローラＫ２は、膜厚測定器９に、配向膜の膜厚を測定させる測定指令信号ＳＣを出力する。
これにより、配向膜の任意の位置において、膜厚を測定することが可能になる。なお、入手された膜厚の測定データＤＴは、コンピュータ１に送信される。
【００２７】
測定ステージ４０についても、本実施形態においては膜厚測定器９が固定されており、測定ステージ４０上の基板７を平面的に移動させる形態にしている。しかし、噴射ステージ４と同様に、基板７を固定して、基板７の成膜面に沿って膜厚測定器９を移動させてもよく、基板７と膜厚測定器９の両方を移動させる形態にすることも可能である。
【００２８】
コンピュータ１の制御部Ｃは、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）によって実現される。制御部Ｃは、記憶部Ｍおよび調整部Ｔに接続される。
制御部Ｃは、膜厚測定器９からの測定データＤＴを受信し、記憶部Ｍに送信する。記憶部Ｍは、制御部Ｃからの測定データＤＴを記憶する。
また、制御部Ｃは、測定コントローラＫ２に、基板７の成膜面に形成された配向膜の所定の位置における膜厚を測定させる指令信号ＤＳ２を出力する。
さらに、制御部Ｃは、入手した測定データＤＴを調整部Ｔに送信して、ヘッド２が噴射する液滴の量を調整させる。
以下、記憶部Ｍおよび調整部Ｔの構成について詳細に述べる。
【００２９】
図４が、コンピュータ１の記憶部Ｍおよび調整部Ｔの機能構成ブロック図である。
記憶部Ｍは、たとえば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスクドライブ等の記憶手段を適宜用いて構成する。
調整部Ｔは、一例として、制御部Ｃと同様にＣＰＵによって実現される。
【００３０】
図４に示すように、記憶部Ｍは、規範液滴量記憶部Ｄｒｅｆと、規範膜厚記憶部ｍｒｅｆと、測定データ記憶部ＳＤＰとを有している。
規範液滴量記憶部Ｄｒｅｆは、目標とする膜厚の配向膜を得るための、液滴の規範となる量を記憶している。後述するが、この規範液滴量ｒｅｆ２は、基板７の成膜面の被噴射位置ごとに予め規定されている。したがって、規範液滴量記憶部Ｄｒｅｆは、成膜面の被噴射位置に応じた数の規範液滴量ｒｅｆ２を記憶しており、必要に応じて、この規範液滴量ｒｅｆ２の値が調整部Ｔに供給される。
【００３１】
規範液適量ｒｅｆ２は、たとえば、ヘッド２を用いて基板７に実際に液滴を噴射して形成された配向膜の膜厚を測定することにより、所定の膜厚と所定の均一性が得られる噴射条件を実験的に求める条件出しによって得ることができる。
【００３２】
規範膜厚記憶部ｍｒｅｆは、実際に成膜する配向膜の目標とする規範膜厚ｒｅｆ１を記憶している。
基板７には、電極やカラーフィルター等の、表示のための構成要素が形成されている場合がある。この場合には、表面が平坦な配向膜を形成するためには、上記構成要素上における膜厚と、その他の領域における膜厚とのように、成膜面の被噴射位置によって配向膜の膜厚が異なる。
このような場合には、規範液滴量ｒｅｆ２と同様に、規範膜厚ｒｅｆ１も、被噴射位置に応じた数を、規範膜厚記憶部ｍｒｅｆに記憶させておく。
また、規範膜厚ｒｅｆ１の値も、必要に応じて調整部Ｔに供給される。
【００３３】
測定データ記憶部ＳＤＰは、図１および図４に示すように、制御部Ｃに接続されている。測定データ記憶部ＳＤＰには、接続部ＣＰ１に接続される膜厚測定器９からの測定データＤＴが、制御部Ｃを介して入力される。測定データ記憶部ＳＤＰは、この測定データＤＴを記憶しておく。
測定データ記憶部ＳＤＰは、入力される測定データＤＴを記憶していくことにより測定データのデータベースを構築する。必要に応じて、このデータベースから、過去の測定データＤＴＰが、後述する調整部Ｔのフィルタ部に提供される。
【００３４】
図４に示すように、調整部Ｔは、一例として、フィルタ部５０と、演算部ＣＬ１，ＣＬ２と、液滴量計算部ＤＣＡＬと、電圧変換部ＶＣＡＬとを有している。
フィルタ部５０には制御部Ｃが接続されており、膜厚測定器９が測定した測定データＤＴがフィルタ部５０に入力される。
詳細には後述するが、フィルタ部５０は、入力された膜厚の測定データＤＴが所定の範囲内であった場合にはそのまま出力し、所定範囲外であった場合にはその所定範囲外の測定データＤＴの代わりに代替データを出力するフィルタリングを実行する。以下、フィルタリングの結果フィルタ部５０から出力されるデータを、フィルタリングデータＤＴＦと呼称する。
後述するが、フィルタ部５０は、測定データ記憶部ＳＤＰに記憶されている過去の測定データＤＴＰを利用して代替データを計算する。
【００３５】
演算部ＣＬ１は、フィルタ部５０と規範膜厚記憶部ｍｒｅｆとに接続されている。
演算部ＣＬ１は、規範膜厚記憶部ｍｒｅｆから入力される規範膜厚ｒｅｆ１と、フィルタ部５０から入力されるフィルタリングデータＤＴＦとの差をとり、膜厚差ｅを演算する。
演算部ＣＬ１によって算出された膜厚差ｅは、液滴量計算部ＤＣＡＬに出力される。
【００３６】
液適量計算部ＤＣＡＬは、演算部ＣＬ１から入力される膜厚差ｅに基づいて、この膜厚差ｅに相当する液滴量ａｄを計算する。
膜厚と液滴量との関係は、配向膜の成膜パターン形状や、成膜面に付着した液滴のレベリングによる広がり方、配向膜液のロットごとの差や温度、湿度等の成膜条件が複雑に関係するため、簡潔に述べることは容易ではない。そのため、ここでは膜厚差ｅに基づいた液滴量ａｄの算出方法については記載しないが、上記成膜条件を考慮して、膜厚差ｅに対応する液滴量ａｄを、ある程度の精度で求めることは可能である。
【００３７】
液滴量計算部ＤＣＡＬの出力先には演算部ＣＬ２が接続されており、液滴量計算部ＤＣＡＬが算出した液適量ａｄの値が演算部ＣＬ２に入力される。
また、演算部ＣＬ２は規範液滴量記憶部Ｄｒｅｆにも接続されており、規範液滴量記憶部Ｄｒｅｆに記憶されている規範液滴量ｒｅｆ２も演算部ＣＬ２に入力される。
演算部ＣＬ２は、規範液適量ｒｅｆ２と液滴量ａｄとの差をとり、液滴量差ａｅを演算する。液滴量差ａｅが存在するということは、各ノズル２０から実際に吐出され成膜面に付着した液滴の量と、予め規定しておいた規範液滴量ｒｅｆ２との間に誤差が存在していたことを意味する。そのため、高精度な膜厚の制御のためには、この誤差を補正する必要がある。
演算部ＣＬ２によって算出された液滴量差ａｅは、電圧変換部ＶＣＡＬに出力される。
【００３８】
電圧変換部ＶＣＡＬは、液滴量差ａｅに基づいて、ヘッド２から噴射させる液滴の量を規定する、ノズル２０の駆動電圧およびその波形を決定する。
図５は、ノズル２０の駆動電圧とノズル２０からの液滴の吐出量との関係を示したグラフである。
図５のグラフにおいて、横軸が駆動電圧Ｖｈ［Ｖ］を表わしており、縦軸が吐出量Ｉｗ［ｎｇ］を表わしている。
図５に示すように、吐出量Ｉｗと駆動電圧Ｖｈとの間には一定の関係がある。たとえば、図５のグラフによれば、吐出量Ｉｗと駆動電圧Ｖｈとは、ほぼ線形の関係にある。吐出量Ｉｗと駆動電圧Ｖｈとの間の関係と、図３に示した駆動波形と吐出量との関係を利用して、液滴量差ａｅに基づいて、液滴量差ａｅを補正する液滴の量を、この量の液滴を吐出させる駆動電圧Ｖｈに換算することができる。
【００３９】
電圧変換部ＶＣＡＬは、規定した膜厚になるように調整した量の液滴を吐出させるための駆動電圧Ｖｈを含む指令信号ＤＳ１を、接続部ＣＰ２を介して噴射コントローラＫ１に出力する。
以上の構成により、膜厚測定器９が測定した膜厚の測定データに基づいて、ヘッド２から噴射させる液滴の量を調整することができる。
【００４０】
以下、上述の成膜装置１０を用いて、測定データＤＴをフィードバックしながら基板７に配向膜を形成する際の動作を、図６に示すフローチャートに沿って述べる。
基板７に成膜する場合には、まず、前述のように条件出しを行なって、所定の膜厚と均一性となるノズル２０の駆動電圧や、この駆動電圧から導かれる規範液適量ｒｅｆ２等の噴射条件を入手しておく。
入手した噴射条件は、前述のように記憶部Ｍに記憶させておく。
【００４１】
製品としての配向膜付きの基板７の製造においては、まず、所定の噴射条件で、噴射ステージ４上に載置された基板７の成膜面に対してヘッド２により配向膜の液滴を噴射させる（ステップＳＴ１）。
１枚目の基板７に成膜する際には、条件出しにより得られた、記憶部Ｍに記憶してある規範的な噴射条件に基づいて、液滴を噴射する。
このとき、図７（ａ）に示すように、基板７の成膜面に所定ピッチで付着する直径ｒｄ１の円形の液滴Ｄｐ１の間に、液滴Ｄｐ２が配置されて直径ｒｄ１よりも小さい直径ｒｄ２の円形となるようにヘッド２および噴射ステージを駆動する。
【００４２】
液滴Ｄｐ２は、成膜面に付着した液滴Ｄｐ１間の距離が最も遠くなる領域に、液滴Ｄｐ１同士を埋めるように配置する。つまり、規範的な噴射条件は、ヘッド２のノズル２０からの液滴が、図７（ａ）のように付着する条件である。
膜厚が所望の値となり、かつ成膜面全面において均一となる噴射条件は成膜面の被噴射位置ごとに異なるが、成膜面が平坦であり理想的な条件の場合には、それぞれ大きさのそろった液滴Ｄｐ１および液滴Ｄｐ２を、図７（ａ）に示すように配置すればよい。ヘッド２と噴射ステージ４上の基板７とを相対的に移動させながら、図７（ａ）に示すような配置となるようにヘッド２から液滴を噴射することにより、成膜面全面において膜厚が均一であり、かつ、従来よりも薄い配向膜を得ることができる。
【００４３】
本実施形態においては、複数のノズル２０の部分的な吐出不良や、ロットごとの配向膜液の差異等の噴射条件の差異により、噴射条件が理想的な条件からずれて、図７（ｂ）に示すように、液滴Ｄｐ１，Ｄｐ２の大きさがばらつき、配向膜の膜厚がばらつくことを防ぐために、各ノズル２０ごとに液滴量を調整する。
【００４４】
そのために、本実施形態においては、噴射ステージ４において配向膜が形成された基板７を測定ステージ４０に移し、測定ステージ４０において、膜厚測定器９によって配向膜の膜厚を測定する（ステップＳＴ２）。
図８が、膜厚測定における測定点の一例を示す、基板７の平面図である。
形成された配向膜の膜厚均一性の評価は、測定点が多いほど実態に近づき正確になる。しかしながら、タクトタイムとの兼ね合いもあり、測定点の数をあまり増やすことはできない。本実施形態においては、一例として、図８に示すように、基板７の成膜面Ｓｕの被噴射位置に対応した測定点を、測定点ＰＴ１から測定点ＰＴ１５まで１５点、メッシュ状に規定した。
【００４５】
本実施形態においては、膜厚測定器９が、一度に一点のみを測定可能であるとして、図８に示す矢印の向きに沿って、測定点ＰＴ１から測定点ＰＴ１５まで順番に測定するものとした。しかしながら、たとえば膜厚測定器９を図８中のＸ方向に３つ並べた膜厚測定器を用いる場合には、この膜厚測定器と基板７とのＹ方向への相対移動のみで全ての測定点における膜厚を測定することができる。
【００４６】
測定点ＰＴ１〜ＰＴ１５における測定データに基づいて、たとえば最小二乗法等の補完手法によって、Ｘ方向にもＹ方向にも、測定点ＰＴ１〜ＰＴ１５以外の被噴射位置における膜厚のデータを補完することができる。
このデータの補完は、たとえばコンピュータ１の制御部Ｃにおいて行なう。制御部Ｃによって算出された測定点間の補完データも、たとえば測定データ記憶部ＳＤＰに記憶させる。
【００４７】
基板７ごとに配向膜の成膜と膜厚測定を続けると、図９に示すように、基板枚数と各測定点における膜厚との関係を示したグラフが得られる。図９に示すグラフにおいては、横軸が測定した基板７の枚数［枚］を示しており、縦軸が各速定点における膜厚［ｎｍ］を表わしている。
図８に示すように１５点測定した場合には１５本、補完したデータも含めればそれ以上のプロットが得られる。しかし、図９のグラフにおいては、表示の簡略化のため、実線で示すプロットＰＬ１と、破線で示すプロットＰＬ２の２本のプロットのみを示している。
【００４８】
膜厚が測定されたところで、補完したデータも含めて、フィルタ部５０は、入力された測定データＤＴが、図９のグラフにおいて点線ＦＬで示すような、所定の規定範囲内であるかどうかを判断する（ステップＳＴ３）。
仮に、測定データＤＴの全ての値が規定範囲内であった場合には、フィルタ部５０は、入力された測定データＤＴをそのままフィルタリングデータＤＴＦとして演算部ＣＬ１に出力する。
【００４９】
フィルタ部５０は、入力された測定データＤＴに、規定範囲外の値が存在した場合には、その規定範囲外のデータの代わりに、代替データをフィルタリングデータＤＴＦとして出力する。
一例として、図９のグラフのプロットＰＬ１が、図８に示す測定点ＰＴ５における測定データを示すものとする。図９のプロットＰＬ１は、１７枚目に測定した基板７の測定点ＰＴ５における膜厚が規定範囲外であったことを示している。なお、以下では、規定範囲外の測定データまたは補完データが検出された被噴射位置を、規定外被噴射位置と呼ぶ。
入力された測定データが規定範囲外であった場合に、フィルタ部５０は、代替データＡＤＴ１を生成して、規定範囲外のデータの代わりに用いる（ステップＳＴ４）。
【００５０】
代替データＡＤＴ１の算出方法は種々考えられる。たとえば、測定データ記憶部ＳＤＰに記憶されている一枚前の１６枚目の基板７の測定点ＰＴ５における測定データをそのまま代替データＡＤＴ１として用いる。一枚前のデータではなく、過去数枚にわたる測定点ＰＴ５の測定データの平均値を代替データＡＤＴ１として用いてもよい。
または、同じ１７枚目の基板７の、たとえば測定点ＰＴ２，ＰＴ４，ＰＴ６，ＰＴ８の測定データの平均値を算出するように、測定点ＰＴ５の周囲の測定点を用いて代替データＡＤＴ１を算出してもよい。規定外被噴射位置の周囲の測定点のデータを用いる場合にも、同じ基板ではなく、規定外被噴射位置の周囲の測定点の、過去における測定データを用いてもよい。
【００５１】
なお、過去の測定データを利用して代替データを算出する際には、規定範囲外であった測定データは用いないことが、算出する代替データの精度向上の点で好ましい。たとえば、図９に示すように、規定範囲外となった、４１枚目の基板７における測定点ＰＴ５の代替データＡＤＴ２を算出する場合には、１７枚目の基板７における測定点ＰＴ５の測定データは用いない。
また、ここまでは予め規定した測定点を対象として説明した。しかし、規定の測定点間における規定外被噴射位置に関しても、代替データを生成することができる。その場合に、規定の測定点の測定データを用いて代替データを生成することもできるし、測定点の測定データを補完して求めた補完データを用いて代替データを生成することもできる。
前述の規定の測定点の代替データを算出する場合にも、測定点以外の被噴射位置における補完データを利用してもよい。
【００５２】
以上のように規定範囲外のデータが存在したか否かに応じて適宜変化するフィルタリングデータＤＴＦに基づいて、液適量計算部ＤＣＡＬおよび演算部ＣＬ２によって、規範膜厚ｒｅｆ１にするための液滴量差ａｅが求められる（ステップＳＴ５）。
液滴量差ａｅは、少なくとも、測定点ＰＴ１〜ＰＴ１５のような規定の測定点に対して算出されるが、上述のように補完データを用いることによって、成膜時に液滴を噴射する被噴射位置ごとに算出することもできる。
【００５３】
なお、フィルタリングデータＤＴＦの値が１００％補償されるように液滴量差ａｅを求めるようにすると、フィードバック系に外乱が加わった場合には、フィードバック系が発散する可能性がある。このため、液滴量差ａｅを求める際のゲイン等のフィードバック係数は、好適には、フィードバック系の安定性を考慮して適宜決定する。
【００５４】
液適量計算部ＤＣＡＬおよび演算部ＣＬ２によって算出された液滴量差ａｅと、規範液滴量ｒｅｆ２とに基づいて、電圧変換部ＶＣＡＬによって、ヘッド２によって吐出させる液滴量を、規範液適量ｒｅｆ２に近づけさせるように調整する指令信号ＤＳ１が生成される（ステップＳＴ６）。
この指令信号ＤＳも、基板７の成膜面とヘッド２の各ノズル２０との相対的な位置関係に基づいて被噴射位置ごとに算出し、各ノズル２０に独立して与えることができる。
【００５５】
基板７の膜圧の測定終了後に、新たな基板７の成膜を行なうか否かが判断される（ステップＳＴ７）。
たとえば、基板７の１ロットの製造が終了したならば、新たな基板は用意せず、基板７の成膜は終了となる。
基板７の成膜を続ける場合には、噴射ステージ４に新たな基板７を用意する（ステップＳＴ８）。
本実施形態においては、指令信号ＤＳ１が生成された時点で、配向膜を形成する新たな基板７を噴射ステージ４に用意する。
ただし、ステップＳＴ６までのステップにおいて求めた制御指令ＤＳ１に基づいて噴射を行なうのであれば、ステップＳＴ２〜ステップＳＴ６の任意のステップにおいて新たな基板７を用意することができる。
また、図１に図解のように、噴射ステージ４と測定ステージ４０が別構成となっている形態においては、タクトタイム短縮のために、測定ステージ４０における膜厚の測定中にも噴射ステージ４において別の基板７に配向膜を形成していることが好ましい。この場合には、測定ステージ４０において測定した基板７の測定データは、２枚後の基板７に対する成膜に反映されることになる。
タクトタイムの短縮を考慮しないのであれば、指令信号ＤＳ１が生成されるのを待って噴射を行なえば、測定に用いた基板７のデータを、その次の基板７の噴射に反映させることができる。
【００５６】
ステップＳＴ８において噴射ステージ４に新たな基板７が用意された後には、ステップＳＴ１に戻り、用意された基板７に対して配向膜を形成する。その際に、ステップＳＴ６までで得られた制御指令ＤＳ１を用いてヘッド２の各ノズル２０を独立に駆動することによって、所望の膜厚となるように量が調整された液滴が、被噴射位置ごとに噴射される。
以下、ステップＳＴ１からステップＳＴ８までのループを、基板７の成膜が終了するまで繰り返す。
【００５７】
以上により、基板７の成膜面に噴射させる液滴の量が、所望の膜厚となるように、成膜面の被噴射位置ごとに調整される。
したがって、本実施形態によれば、膜厚が規定値に近く、かつ膜厚の面内均一性が高い高品質な膜が形成された基板を、継続的に得ることができる。得られる膜は、量を調整した液滴を、成膜面の被噴射位置に一度だけ噴射して形成することから、品質が高い。
また、ロットごとの噴射条件の変動にも対応可能であるため、噴射条件の条件出しの回数を減らすことができ、一度の噴射により成膜するため、タクトタイムの増加を抑制することができる。
条件出しの回数が少なく、１つの基板に対する繰り返し噴射が必要ないことは、膜の原料液滴の削減にも効果的である。
さらに、膜厚を測定するため、製造不良の発生に気づき易くなる。また、製造不良の原因究明・解消時間の短縮にも役立つ。
【００５８】
膜厚の測定データが規定範囲外であるか否かを判断するフィルタ部を用いた場合には、規定範囲外の測定データを検出したときにたとえば警告を発する等の処理を実行することが可能になり、その結果、製造不良の増加を防止することができる。
規定範囲外の測定データを用いないことから、フィードバック系の安定化にも効果的である。
また、規定範囲外の測定データが検出された場合にも、代替データを用いることによって、継続的に安定して高品質の膜を形成することが可能である。
【００５９】
変形形態
図１に示す成膜装置１０においては噴射ステージ４と測定ステージ４０とを別構成としたが、両者を一体とすることもできる。
図１０は、１つのステージにおいて液滴噴射と膜厚測定を行なう、本発明の変形形態に係る成膜装置の概略構成を示した図である。
【００６０】
図１０に示す成膜装置１００においては、ヘッド２と膜厚測定器９が、一体または互いに近い位置に配置されている。
また、変形形態に係る膜厚測定器９には、測定コントローラＫ２の代わりに、噴射ステージ４上の基板７の移動と協働して所定の被噴射位置における膜厚を測定するための測定コントローラＫ３が接続されている。
この構成により、本変形形態においては、噴射ステージ４上の基板７に対して、配向膜形成とその膜厚測定とを同時に行なうことが可能になる。
これ以外の構成および機能は前述の実施形態の場合と同じであるため、詳細な記述は省略する。
【００６１】
本変形形態によれば、基板７に対する成膜のタクトタイムをさらに短縮することができる。
また、形成途中の膜厚の測定結果から成膜面における膜厚分布を推定する構成にすれば、成膜中の基板７における膜厚の変動を未然に防ぐことも可能になる。
【００６２】
以上、本発明の実施の形態について述べたが、上記実施の形態における構成や形状、数値等の記述は本発明を説明するための例であり、本発明は上記実施の形態に限定されない。
たとえば、警告を発する条件は、適宜設定可能である。たとえば、規定範囲外の測定データが複数回連続する場合、ある特定の被噴射位置近傍で規定範囲外測定データが集中発生する場合、フィードバックを実行した結果のたとえば液滴量の値が、増加し続けるまたは減少し続ける場合に、警告を発することができる。また、フィードバックを実行した結果、たとえば液適量の値が、増加と減少を繰り返してフィードバック系が収束せず、その結果膜厚の均一性が低下する場合にも警告を発することができる。
さらに、本発明は、配向膜の製造のみに限らず、インクジェット方式を用いるあらゆる膜の製造に適用することができる。噴射する原料液滴の種類によっては、ピエゾ方式ではなく、原料液の熱膨張によって液滴を噴射するサーマル方式のインクジェットヘッドを用いることも可能である。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、高品質な膜を安定して形成することができるとともにタクトタイムの増加を抑制可能な成膜方法を提供することができる。
また、高品質な膜を安定して形成することができるとともにタクトタイムの増加を抑制可能な成膜方法に適した成膜装置を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略構成図である。
【図２】図１に図解のインクジェットヘッドの概略構成を示す図である。
【図３】（ａ）は、図２に図解のインクジェットヘッドのノズルによる液滴の吐出状態の一例であり、（ｂ）は吐出状態の他の例である。
【図４】図１に図解の記憶部および調整部の機能構成ブロック図である。
【図５】図２に図解のインクジェットヘッドのノズルの駆動電圧とノズルからの液滴の吐出量との関係を示したグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。
【図７】（ａ）は、図１に図解の成膜装置による、基板の成膜面への液滴の付着パターンの一例を示した図であり、（ｂ）は、液滴の量が変化した状態を示した図である。
【図８】膜厚測定における測定点を示す、基板の平面図である。
【図９】成膜する基板の枚数と、基板の各測定点における膜厚との関系を示したグラフである。
【図１０】本発明の変形形態に係る成膜装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１…コンピュータ、２…インクジェットヘッド、４…噴射ステージ、７…基板、９…膜厚測定器、４０…測定ステージ、５０…フィルタ部、Ｋ１…噴射コントローラ、Ｋ２…測定コントローラ、Ｃ…制御部、Ｔ…調整部、Ｍ…記憶部
【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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【図９】
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【図１０】
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