(57)【要約】【課題】塗布装置において、ヘッド内の気泡を効率良く除去することができるようにする。【解決手段】塗布装置は、基板の表面に薄膜を形成するために溶液を塗布するインクジェット方式の塗布装置であって、溶液を噴射するためのヘッド１と、溶液を供給するための配管７とを備える。ヘッド１は、内部に配管７から受け取った溶液を溜めるための液室２と、液室２の下方において溶液を吐出するために開口するノズル孔３とを有する。ヘッド１は、液室２の上側において液室に対向する主面９を有する圧電部材４を備える。さらに、この塗布装置は、液室２の内部の気泡を排出するために、圧電部材４の主面９を往復運動させるための第１制御部１０を備える。この塗布装置は、通常塗布時に溶液に付与される第１の圧力より高い第２の圧力で、溶液を液室２へと供給する高圧モードを有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に薄膜を形成するための溶液を前記表面に向けて噴射することによって前記表面に前記溶液を塗布するためのインクジェット方式の塗布装置であって、
前記溶液を前記基板に向けて噴射するためのヘッドと、
前記ヘッドに対して前記溶液を供給するための溶液供給管とを備え、
前記ヘッドは、内部に前記溶液供給管から受け取った前記溶液を溜めるための液室と、前記液室の下方において前記溶液を吐出するために開口するノズル孔とを有し、
前記ヘッドは、前記液室の上側において前記液室内の前記溶液に対して圧力波を伝達可能なように前記液室に対向する主面を有する圧電部材を備え、
さらに、前記液室の内部の気泡を排出するために、前記圧電部材を駆動することによって前記主面を前記主面に垂直な方向に往復運動させるための第１制御部を備え、
前記基板に前記薄膜を形成するために前記溶液を前記液室へと供給する際に前記溶液に付与される第１の圧力より高い第２の圧力で、前記溶液を前記液室へと供給する高圧モードを有する、塗布装置。
【請求項２】
前記高圧モードを開始させた後に、前記第１制御部によって前記主面の往復運動を１回以上行なわせ、さらに前記往復運動を終えた後に、前記高圧モードを解除するための第２制御部を備える、請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
基板の表面に薄膜を形成するための溶液を噴射することによって前記表面に前記溶液を塗布するインクジェット方式の塗布装置における気泡排出方法であって、
前記溶液を一時的に溜める空間である液室に対して前記溶液を供給する工程と、
前記溶液を溜めた前記液室および前記液室の下方において前記溶液を吐出するために開口するノズル孔を有する構造体に対して、前記液室の上側において前記液室内の前記溶液に対して圧力波を伝達可能なように前記液室に対向する主面を有する圧電部材を用いて、前記液室の内部の気泡を排出するために、前記主面を前記主面に垂直な方向に往復運動させる工程とを含む、気泡排出方法。
【請求項４】
前記基板に前記薄膜を形成するために前記溶液を前記液室へと供給する際に前記溶液に付加される第１の圧力より高い第２の圧力で、前記溶液を前記液室へと供給する高圧モードを開始する工程を、前記往復運動させる工程より前に含み、
前記高圧モードを終了する工程を前記往復運動させる工程より後に含む、請求項３に記載の気泡排出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布装置および塗布装置における気泡排出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や半導体装置の製造方法においては、ガラス基板や半導体基板の表面に各種の薄膜を形成するための成膜工程が行なわれる。ここでいう「薄膜」とは、たとえば配向膜、レジスト膜などである。これらの薄膜は「機能性薄膜」と総称される場合もある。これらの薄膜の成膜工程として、溶液をインクジェット方式などにより基板表面に塗布する場合がある。インクジェット方式の塗布装置の場合、溶液を噴射することができるヘッドを基板表面に沿って走査することが一般的である。そのような技術の一例は、特開２００５−４０６７０号公報（特許文献１）に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−４０６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクジェット方式の塗布装置を用いて塗布を行なっている際に、溶液を吐出すべき位置およびタイミングであるにもかかわらずヘッドから溶液が吐出がされない現象が生じる場合がある。このような現象は「未吐出」と呼ばれ、基板の表面に溶液が塗布されない領域が線状に残ってしまい、不良品をもたらす。
【０００５】
このような未吐出現象の原因のひとつとして、いわゆる「気泡噛み」が挙げられる。気泡噛みとは、ヘッドの内部に溜められた溶液の中に気泡が滞留することによって、気泡がクッションの役割を果たしてしまい、その結果、圧電素子によって発生した圧力波が溶液に対して正確に伝わらなくなることである。これを防止するためには、ヘッドの内部から気泡をなるべく完全に除去することが望まれる。
【０００６】
従来は、ヘッド内から気泡を排除するために「圧送」と呼ばれる作業を行なえばよいことが知られていた。圧送とは、配管からヘッドに向かって供給する溶液の圧力を、通常の溶液塗布作業の際に用いられる圧力よりも高い圧力に切り替えて短時間だけ溶液を供給することをいう。
【０００７】
しかし、圧送だけでは必ずしも気泡を除去することができず、ヘッド内の気泡を完全に除去するためには、何回も圧送を繰り返さなければならなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、ヘッド内の気泡を効率良く除去することができる塗布装置および塗布装置における気泡排出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に基づく塗布装置は、基板の表面に薄膜を形成するための溶液を上記表面に向けて噴射することによって上記表面に上記溶液を塗布するためのインクジェット方式の塗布装置であって、上記溶液を上記基板に向けて噴射するためのヘッドと、上記ヘッドに対して上記溶液を供給するための溶液供給管とを備える。上記ヘッドは、内部に上記溶液供給管から受け取った上記溶液を溜めるための液室と、上記液室の下方において上記溶液を吐出するために開口するノズル孔とを有する。上記ヘッドは、上記液室の上側において上記液室内の上記溶液に対して圧力波を伝達可能なように上記液室に対向する主面を有する圧電部材を備える。さらに、この塗布装置は、上記液室の内部の気泡を排出するために、上記圧電部材を駆動することによって上記主面を上記主面に垂直な方向に往復運動させるための第１制御部を備える。この塗布装置は、上記基板に上記薄膜を形成するために上記溶液を上記液室へと供給する際に上記溶液に付与される第１の圧力より高い第２の圧力で、上記溶液を上記液室へと供給する高圧モードを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、圧電部材の主面を往復運動させることによって、気泡が液室の内壁から離れる瞬間を作り出すことができるので、圧送によってヘッド内の気泡を排出しやすくなり、その結果、ヘッド内の気泡を効率良く除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一般的なインクジェット方式の塗布装置のヘッドの構造の模式図である。
【図２】一般的なインクジェット方式の塗布装置のヘッドの内部に気泡が留まっている様子の説明図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１における塗布装置の概念図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態１における塗布装置に備わるヘッドの斜視図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態１における塗布装置に備わるヘッドおよびその周辺の内部構造の模式図である。
【図６】圧電部材の主面の往復運動に関する第１の説明図である。
【図７】圧電部材の主面の往復運動に関する第２の説明図である。
【図８】本発明に基づく実施の形態２における塗布装置の概念図である。
【図９】本発明に基づく実施の形態２における塗布装置に備わるヘッドおよびその周辺の内部構造の模式図である。
【図１０】本発明に基づく実施の形態３における気泡排出方法のフローチャートである。
【図１１】本発明に基づく実施の形態３における気泡排出方法の好ましい変形例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
発明者らは、なぜ圧送だけでは気泡を十分に除去できないかについて検討した。薄膜の成膜工程に用いられる一般的なインクジェット方式の塗布装置のヘッドの構造を図１に示す。図１では、液室２、配管７および圧電部材４を取り囲む壁部材の厚みが図示省略されているが、実際にはこれらの構成要素の周囲は厚い壁部材に覆われていてよい。以下のこの種の図においても同様である。
【００１３】
ヘッド１の内部で溶液の溜まる部分である液室２に対して、溶液が吐出する孔であるノズル孔３は下方に向かって開口している。溶液は圧電部材４の動きによって圧力波を付与され、ノズル孔３から噴射される。ノズル孔３が下側に設けられている場合、圧電部材４は、液室２の上側に配置され、圧電部材４の下面が直接または可撓板５を介して液室２に接する。液室２に対しては、配管７が接続されている。溶液は配管７を通って液室２に供給される。このような構造のヘッド１においては、気泡６がヘッド１内に浸入した場合、気泡６は溶液よりも比重が小さいため、図２に示すようにヘッド１内では浮力によって上方に移動し、その結果、気泡６は液室２の上側の壁８に付着して留まると考えられる。
【００１４】
気泡６の排除を目的として配管７から圧送をした場合、液室２の中央においては矢印９１に示すような速い流れが生じるが、壁８の近傍では、あまり流れが生じないと考えられる。したがって、壁８に付着している気泡６は圧送のみではなかなか除去することができないと考えられる。そこで、発明者らは本発明をなすに至った。
【００１５】
（実施の形態１）
（構成）
図３〜図５を参照して、本発明に基づく実施の形態１における塗布装置について説明する。図３に模式的に示すように、本実施の形態における塗布装置１０１は、基板２０の表面に塗布を行なうためのものである。塗布装置１０１はテーブル２３と支持ピン２４とを含む。テーブル２３は、ベース２１の上にレール２２を介して載置されており、レール２２を利用して平行移動することができる。この構成においては、ヘッド１自体は必ずしも自ら移動する必要はなく、静止していてもよい。ヘッド１は、テーブル２３がレール２２を利用して移動することによって、図３における紙面垂直方向に関する相対的な走査が可能となっている。図３ではヘッド１を１つしか描いていないが、塗布装置１０１には、複数のヘッド１が備わっていてもよい。基板２０の幅の全体を覆うように複数のヘッド１が並べられていてもよい。図３におけるヘッド１を単独で取り出したところの斜視図を図４に示す。ヘッド１の内部構造を図５に模式的に示す。この例では、図５に示すように圧電部材４の主面９を可撓板５が覆っている。
【００１６】
本実施の形態における塗布装置１０１は、基板２０の表面に薄膜を形成するための溶液を前記表面に向けて噴射することによって前記表面に前記溶液を塗布するためのインクジェット方式の塗布装置であって、前記溶液を前記基板に向けて噴射するためのヘッド１と、ヘッド１に対して前記溶液を供給するための溶液供給管としての配管７とを備える。ヘッド１は、内部に前記溶液供給管から受け取った前記溶液を溜めるための液室２と、液室２の下方において前記溶液を吐出するために開口するノズル孔３とを有する。ヘッド１は、液室２の上側において液室２内の前記溶液に対して圧力波を伝達可能なように液室２に対向する主面９を有する圧電部材４を備える。さらに、塗布装置１０１は、液室２の内部の気泡を排出するために、圧電部材４を駆動することによって主面９を主面９に垂直な方向９２に往復運動させるための第１制御部１０を備える。塗布装置１０１は、基板２０に前記薄膜を形成するために前記溶液を液室２へと供給する際に前記溶液に付与される第１の圧力より高い第２の圧力で、前記溶液を液室２へと供給する高圧モードを有する。第１制御部１０はコンピュータによって構築されていてよい。
【００１７】
（作用・効果）
本実施の形態における塗布装置１０１では、液室２の内部の気泡を排出するための第１制御部１０が備わっており、ヘッド１の圧電部材４を駆動することによって圧電部材４の主面９を主面９に垂直な方向９２に往復運動をさせることができるので、図６、図７に示すように、液室２の壁８に付着していた気泡６が離れる瞬間が生じる。より詳しく説明すると、図６に示すように、圧電部材４の主面９が下方に進行するにつれて可撓板５は下方に移動し、可撓板５に押されることによって気泡６も下方に移動する。その後で、圧電部材４の主面９は移動の向きを反転し、上方に移動し始める。このとき気泡６はこの上方への移動に追従することができずに、それまで付着していた壁８すなわち主面９または主面９を覆う部材から離れてしまう。ここでは主面９を覆う部材として可撓板５が例示されているが、主面９を覆う部材が他の部材であってもよい。主面９を覆う部材が存在せず圧電部材４の主面９が液室２に対して直接露出していてもよい。いずれの場合であっても、圧電部材４の主面９が下方に進行した後に上方に進行し始める際に、気泡６が壁８から離れる瞬間が生じる。
【００１８】
本実施の形態における塗布装置１０１では、このように気泡６が壁８から離れる瞬間を作り出すことができるので、配管７から行なわれる圧送によってヘッド内の気泡を排出しやすくなる。その結果、ヘッド内の気泡を効率良く除去することができる。
【００１９】
（実施の形態２）
（構成）
図８、図９を参照して、本発明に基づく実施の形態２における塗布装置について説明する。図８に模式的に示すように、本実施の形態における塗布装置１０２は、基板２０の表面に塗布を行なうためのものである。基板２０を支持する構造、ヘッド１を相対的に走査させる構造は、実施の形態１で説明した塗布装置１０１におけるものと同様であってよい。備わるヘッド１が１つでなく複数であってもよい点も実施の形態１と同様である。塗布装置１０２におけるヘッド１の内部構造および他の構成要素との接続関係に関しては図９に示す。
【００２０】
本実施の形態における塗布装置１０２は、基板２０の表面に薄膜を形成するための溶液を前記表面に向けて噴射することによって前記表面に前記溶液を塗布するためのインクジェット方式の塗布装置である。塗布装置１０２は、前記高圧モードを開始させた後に、第１制御部１０によって主面９の往復運動を１回以上行なわせ、さらに前記往復運動を終えた後に、前記高圧モードを解除するための第２制御部１２を備える。
【００２１】
図９に示すように、ヘッド１に対して溶液を供給するための配管７の先に溶液供給部１１が設けられており、この例においては、第２制御部１２が溶液供給部１１に対して指示を出す構成となっている。第２制御部１２はコンピュータによって実現されていてよい。
【００２２】
（作用・効果）
本実施の形態における塗布装置１０２では、第２制御部１２が備わっており、第２制御部１２の動作によって高圧モードを開始し、その後に圧電部材４の主面９の往復運動を１回以上行なわせるので、往復運動の途中で液室２の壁から離れた気泡は高い第２の圧力で供給された溶液によって押し流され、ヘッド１内から排除される。第２制御部１２は主面９の往復運動を終えた後に高圧モードを解除することができるので、気泡が十分に排除された後に溶液の供給は第１の圧力に戻る。すなわち、基板２０に前記薄膜を形成するために前記溶液を液室２へと供給する状態を再開する際には再び前記溶液に付与される通常の圧力に戻される。
【００２３】
本実施の形態における塗布装置１０２では、このように第２制御部１２の動作によって溶液の供給圧力を２段階に切り替えることができ、圧電部材の主面の往復運動と組み合わせて操作することができるので、ヘッド内の気泡をさらに効率良く除去することができる。
【００２４】
（実施の形態３）
（方法）
図１０、図１１を参照して、本発明に基づく実施の形態３における気泡排出方法について説明する。本実施の形態における気泡排出方法のフローチャートを図１０に示す。
【００２５】
本実施の形態における気泡排出方法は、基板の表面に薄膜を形成するための溶液を噴射することによって前記表面に前記溶液を塗布するインクジェット方式の塗布装置における気泡排出方法であって、前記溶液を一時的に溜める空間である液室に対して前記溶液を供給する工程Ｓ１と、前記溶液を溜めた前記液室および前記液室の下方において前記溶液を吐出するために開口するノズル孔を有する構造体に対して、前記液室の上側において前記液室内の前記溶液に対して圧力波を伝達可能なように前記液室に対向する主面を有する圧電部材を用いて、前記液室の内部の気泡を排出するために、前記主面を前記主面に垂直な方向に往復運動させる工程Ｓ３とを含む。
【００２６】
この気泡排出方法においては、工程Ｓ１を終了してから工程Ｓ３を行なうのではなく、工程Ｓ１を実施しながら工程Ｓ３を行なうことが好ましい。あるいは、工程Ｓ１を終了してから工程Ｓ３を行なう場合、工程Ｓ３を終えた直後に工程Ｓ１を再度行なうことが好ましい。
【００２７】
（作用・効果）
本実施の形態では、工程Ｓ３を含むので、圧電部材の主面を往復運動させることによって、液室の壁に付着していた気泡が液室の壁から離れる瞬間を作り出すことができる。したがって、従来の圧送などの方法によって液室内の気泡を排出することが容易になる。その結果、ヘッド内の気泡を効率良く除去することができる。
【００２８】
本実施の形態における気泡排出方法の好ましい変形例のフローチャートを図１１に示す。この変形例は、前記基板に前記薄膜を形成するために前記溶液を前記液室へと供給する際に前記溶液に付加される第１の圧力より高い第２の圧力で、前記溶液を前記液室へと供給する高圧モードを開始する工程を、前記往復運動させる工程より前に含み、前記高圧モードを終了する工程を前記往復運動させる工程より後に含む。このようにすれば、高圧モードとなった状態で圧電部材の主面の往復運動が行なわれるので、壁から離れた気泡は高い第２の圧力で供給された溶液によって押し流され、液室内から排除される。したがって、液室内に留まっていた気泡を効率良く除去することができる。
【００２９】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００３０】
１  ヘッド、２  液室、３  ノズル孔、４  圧電部材、５  可撓板、６  気泡、７  配管、８  （液室の上側の）壁、９  （圧電部材の）主面、１０  第１制御部、１１  溶液制御部、１２  第２制御部、２０  基板、２１  ベース、２２  レール、２３  テーブル、２４  支持ピン、９１  矢印、９２  方向、１０１  塗布装置。
【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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【図１１】
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