(57)【要約】【課題】折れ曲がりを有するような塗布パターンであっても均一な膜厚で塗布することが可能なインクジェット法による塗布方法を提供する。【解決手段】方向の異なる複数の線分が連結された形状の塗布パターン５１を基材上にインクジェット法により塗布液を吐出して形成する塗布方法であり、方向の異なる線分同士が連結される部分である連結部５３における塗布パターンの幅が５１線分状に塗布される部分の塗布パターン５１の幅よりも小さくなるように塗布する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
方向の異なる複数の線分が連結された形状の塗布パターンを基材上にインクジェット法により塗布液を吐出して形成する塗布方法であり、
方向の異なる線分同士が連結される部分である連結部における塗布パターンの幅が線分状に塗布される部分の塗布パターンの幅よりも小さくなるように塗布することを特徴とする、塗布方法。
【請求項２】
前記連結部は曲線形状を有す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】
前記連結部の外形は、径の異なる２つの円弧が並べられ、径の小さい方の円弧の中心が径の大きい方の円弧の中心よりも両円弧に近い位置にある形状を有することを特徴とする、請求項２に記載の塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット法により基材上に塗布液を塗布し、任意の形状の塗布膜を形成する塗布方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２のように基材Ｗ上にたとえば四角形の外周の形状のように方向の異なる複数の線分が連結された形状（折れ曲がりを有する形状）の塗布パターン５１を形成するにあたり、従来はフォトリソグラフィが採用されていたのに代わって近年ではインクジェット法による塗布が採用される場合が多い。このインクジェット法により、フォトリソグラフィでは塗布、露光、エッチングなど多くの工程が必要でありかつエッチングの工程で多量の塗布材料を消費していたことに対して、少ない工程でかつ塗布材料をほぼ無駄にしない塗布パターン５１の形成を行うことが可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、インクジェット法により折れ曲がり形状の塗布パターン５１を形成させる場合、パターンの折れ曲がりの部分の膜厚が他の部分よりも大きくなりやすいといった問題があった。具体的には、図７に矢印で示す通り折れ曲がり部９２に隣接する線分部９１から折れ曲がり部９２への塗布液の移動、すなわち液寄りが塗布直後に生じて折れ曲がり部９２の膜厚が大きくなり、塗布パターン５１の膜厚が不均一となるおそれがあった。
【０００４】
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、折れ曲がりを有するような塗布パターンであっても均一な膜厚でインクジェット法により塗布することが可能な塗布方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明の塗布方法は、方向の異なる複数の線分が連結された形状の塗布パターンを基材上にインクジェット法により塗布液を吐出して形成する塗布方法であり、方向の異なる線分同士が連結される部分である連結部における塗布パターンの幅が線分状に塗布される部分の塗布パターンの幅よりも小さくなるように塗布することを特徴としている。
【０００６】
上記塗布方法によれば、連結部への液寄りの現象を利用し、均一な膜厚の塗布パターンを形成することが可能である。
【０００７】
また、前記連結部は曲線形状を有すると良い。
【０００８】
こうすることにより、連結部への液寄りを抑えることができる。
【０００９】
また、前記連結部の外形は、径の異なる２つの円弧が並べられ、径の小さい方の円弧の中心が径の大きい方の円弧の中心よりも両円弧に近い位置にある形状を有すると良い。
【００１０】
こうすることにより、容易に連結部の幅が小さい塗布パターンを形成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の塗布方法によれば、折れ曲がりを有するような塗布パターンであっても均一な膜厚で塗布することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における塗布方法を行うための塗布装置を示す概略図である。
【図２】基材上に形成された塗布パターンの一例である。
【図３】本実施形態の塗布方法により形成された塗布パターンの一部を拡大した図である。
【図４】塗布された直後の塗布パターンの断面図である。
【図５】本実施形態の塗布方法による塗布パターン形成の途中段階を表す図である。
【図６】他の実施形態の塗布方法により形成された塗布パターンの一部を拡大した図である。
【図７】従来の塗布方法により形成された塗布パターンの一部を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明を実施する塗布装置の概略図である。
塗布装置１は、塗布部２、塗布ステージ３、アライメント部４、および制御部５を備えており、塗布部２が塗布ステージ３上の基材Ｗの上方を移動しながら塗布部２内のノズルから塗布液の液滴を吐出することにより、基材Ｗへの塗布動作が行われる。そして、基材Ｗ上に着弾した液滴同士が連結し、基材Ｗ上に塗布パターン５１が形成される。また、塗布部２が基材Ｗへ液滴を吐出する前に、アライメント部４が基材Ｗのアライメントマークを撮像し、その結果にもとづいて制御部５が塗布ステージ３の位置および角度を調節して基材Ｗの位置ずれを補正する。
【００１５】
なお、以下の説明では、基材Ｗへの液滴吐出時に塗布部２が移動する（走査する）方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向と水平面上で直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることとする。
【００１６】
塗布部２は、塗布ヘッド１０、および塗布ヘッド移動装置１２を有している。塗布ヘッド１０は塗布ヘッド移動装置１２によって塗布ステージ３上の基材Ｗの任意の位置まで移動することが可能であり、吐出位置まで移動した後、塗布ヘッド１０はノズル１１から各吐出対象に対してインクジェット法により液滴の吐出を行う。
【００１７】
塗布ヘッド１０は、Ｙ軸方向を長手方向とする略直方体の形状を有し、複数の吐出ユニット１３が組み込まれている。
【００１８】
吐出ユニット１３には、複数のノズル１１が設けられており、吐出ユニット１３が塗布ヘッド１０に組み込まれることにより、ノズル１１が塗布ヘッド１０の下面に配列される形態をとる。
【００１９】
また、塗布ヘッド１０は配管を通じてサブタンク１５と連通している。サブタンク１５は、塗布ヘッド１０の近傍に設けられており、サブタンク１５と離間して設けられたメインタンク１６から配管を経由して供給された塗布液を一旦貯蔵し、その塗布液を塗布ヘッド１０へ高精度で供給する役割を有する。サブタンク１５から塗布ヘッド１０へ供給された塗布液は、塗布ヘッド１０内で分岐され、各吐出ユニット１３の全てのノズル１１へ供給される。
【００２０】
各ノズル１１はそれぞれ駆動隔壁１４を有し、制御部５からそれぞれのノズル１１に対する吐出のオン、オフの制御を行うことにより、任意のノズル１１の駆動隔壁１４が伸縮動作し、液滴を吐出する。なお、本実施形態では、駆動隔壁１４としてピエゾアクチュエータが用いられている。
【００２１】
また、各ノズル１１からの液滴の吐出を安定させるために、塗布待機時には塗布液が各ノズル１１内で所定の形状の界面（メニスカス）を維持してとどまる必要があり、そのため、サブタンク１５内には真空源１７によって所定の大きさの負圧が付与されている。なお、この負圧は、サブタンク１５と真空源１７との間に設けられた真空調圧弁１８によって調圧されている。
【００２２】
塗布ヘッド移動装置１２は走査方向移動装置２１、シフト方向移動装置２２、および回転装置２３を有しており、塗布ヘッド１０をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させ、また、Ｚ軸方向を回転軸として回転させる。
【００２３】
走査方向移動装置２１は、リニアステージなどで構成される直動機構であり、制御部５に駆動を制御されて塗布ヘッド１０をＸ軸方向（走査方向）に移動させる。
【００２４】
走査方向移動装置２１が駆動し、基材Ｗの上方で塗布ヘッド１０が走査しながらノズル１１から液滴を吐出することにより、Ｘ軸方向に並んだ塗布領域に対して連続的に塗布液の塗布を行う。
【００２５】
シフト方向移動装置２２は、リニアステージなどで構成される直動機構であり、制御部５に駆動を制御されて塗布ヘッド１０をＹ軸方向（シフト方向）に移動させる。
【００２６】
これにより、塗布ヘッド１０内で吐出ユニット１３同士が間隔を設けて設置されている場合に、一度塗布ヘッド１０をＸ軸方向に走査させながら塗布を行った後、塗布ヘッド１０をＹ軸方向にずらし、その間隔を補完するように塗布することで、基材Ｗの全面へ塗布を行う。
【００２７】
また、基材ＷのＹ軸方向の幅が塗布ヘッド１０の長さよりも長い場合であっても、１回の塗布動作が完了するごとに塗布ヘッド１０をＹ軸方向にずらし、複数回に分けて塗布を行うことにより、基材Ｗの全面へ塗布を行うことが可能である。
【００２８】
回転装置２３は、Ｚ軸方向を回転軸とする回転ステージであり、制御部５に駆動を制御されて塗布ヘッド１０を回転させる。
【００２９】
この回転装置２３によって塗布ヘッド１０の角度を調節することにより、塗布ヘッド１０の走査方向と直交する方向（Ｙ軸方向）のノズル１１の間隔を調節し、塗布領域およびの寸法および液滴の大きさに適した間隔とする。
【００３０】
塗布ステージ３は、基材Ｗを固定する機構を有し、基材Ｗへの塗布動作はこの塗布ステージ３の上に基材Ｗを載置し、固定した状態で行われる。本実施形態では、塗布ステージ３は吸着機構を有しており、図示しない真空ポンプなどを動作させることにより、基材Ｗと当接する面に吸引力を発生させ、基材Ｗを吸着固定している。
【００３１】
また、塗布ステージ３は図示しない駆動装置によりＸ軸方向およびＹ軸方向に移動し、また、Ｚ軸方向を回転軸として回転することが可能であり、塗布ステージ３の上に載置された基材Ｗが有するアライメントマークをアライメント部４が確認した後、この確認結果に基づいて基材Ｗの載置のずれを修正する際、塗布ステージ３が移動し、また、回転する。なお、塗布ステージ３の移動および回転は、基材Ｗの載置状態の微調整が目的であるため、塗布ステージ３が移動可能な距離、回転可能な角度は微少であっても構わない。
【００３２】
アライメント部４は、画像認識カメラ２４、走査方向移動装置２５およびシフト方向移動装置２６を有している。画像認識カメラ２４は、走査方向移動装置２５およびシフト方向移動装置２６に組み付けられており、これらの移動装置を駆動させることにより、画像認識カメラ２４はＸ軸方向およびＹ軸方向に移動することが可能である。
【００３３】
画像認識カメラ２４は、本実施形態ではモノクロのＣＣＤカメラであり、画像取得のタイミングについて外部からの制御が可能である。制御部５により指示を与えることで、この画像認識カメラ２４は画像データを取得し、この取得した画像データはケーブルを介して制御部５へ転送される。
【００３４】
走査方向移動装置２５は、リニアステージなどで構成される直動機構であり、制御部５に駆動を制御されて画像認識カメラ２４およびシフト方向移動装置２６を塗布ヘッド１０のＸ軸方向に移動させる。
【００３５】
シフト方向移動装置２６は、リニアステージなどで構成される直動機構であり、制御部５に駆動を制御されて画像認識カメラ２４をＹ軸方向に移動させる。
【００３６】
ここで、制御部５により走査方向移動装置２５およびシフト方向移動装置２６の駆動を制御することにより、画像認識カメラ２４は塗布ステージ３に載置された基材Ｗに対してＸ軸方向およびＹ軸方向に相対的に移動し、複数の位置で基材Ｗのアライメントマークを撮像する。
【００３７】
そして、撮像された各アライメントマークの位置情報をもとに制御部５が基材Ｗの載置ずれを計算し、この載置ずれを補正するように制御部５が塗布ステージ３を動作させる。
【００３８】
制御部５は、コンピュータ、シーケンサなどを有し、塗布ヘッド１０への送液、ノズル１１からの液滴の吐出および吐出量の調節、画像認識カメラ２４による画像取得、各移動機構の駆動などの動作の制御を行う。
【００３９】
また、制御部５は、ハードディスクやＲＡＭまたはＲＯＭなどのメモリからなる、各種情報を記憶する記憶装置を有しており、液滴を塗布する工程における液滴の吐出位置の座標データがこの記憶装置に保存される。また、塗布に必要なその他のデータも、この記憶装置に保存される。
【００４０】
次に、上記の塗布装置１を用いて行う本発明の塗布方法について説明する。
【００４１】
図２は、基材上Ｗに形成された塗布パターン５１の一例であり、四角形の外周の形状を有する複数の塗布パターン５１がＸ軸方向およびＹ軸方向に並ぶように形成されている。なお、基材Ｗにはたとえばシリコンウェハ、ＳｉＣ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ）基板、ガラス基板、樹脂基板などが用いられる。
【００４２】
ここで、本発明で基材Ｗ上に形成する塗布パターン５１は、図２に示す四角形の外周の形状のように方向の異なる複数の線分が連結された形状を有している。なお、本発明における塗布パターン５１の形状は四角形の外周の形状に限らず、他の多角形の外周の形状でも良く、また、曲線を一部に含んでいても良い。また、連結された線分および曲線の形状は必ずしもループした形状である必要はなく、たとえばローマ字の”Ｍ”のような折れ線状であっても良い。
【００４３】
図３は、本実施形態の塗布方法により形成した塗布パターン５１において２つの線分が連結されている部分を拡大して示した図である。このように２つの線分が連結されている部分において、本説明では線分状になっている塗布パターン５１を線分部５２、２つの線分部５２を連結する塗布パターン５１を連結部５３と呼ぶ。
【００４４】
ここで、本発明において連結部５３は、その幅（たとえば図３に示す幅Ｌ２）が線分部５２の幅Ｌ１より小さくなるように形成されている。また、図４は、本実施形態における塗布直後の線分部５２と連結部５３の断面を示した図である。両者は略相似の断面形状を有し、連結部５３の幅が線分部５２の幅よりも小さいことにともなって、図４に示す通り連結部５３の高さは線分部５２の高さよりも低くなっている。
【００４５】
一方、図３に示す連結部５３や図７に示す折れ曲がり部９２のように塗布パターン５１が曲がって形成される部分では、線分部５２や線分部９１のようにまっすぐに塗布パターン５１が形成されている部分と比較して塗布膜の内部応力が大きくなる。そして塗布パターン５１を形成する塗布液から溶剤が揮発する過程において、塗布液は内部応力の大きい方へ引き寄せられる傾向を示し、その結果、連結部５３や折れ曲がり部９２への液寄りが生じる。
【００４６】
ここで、本実施形態では上記の通り塗布直後の連結部５３の高さが線分部５２の高さよりも低いため、線分部５２から連結部５３への液寄りの現象はむしろ両者の高さの差を小さくする方に働く。したがって、線分部５２から連結部５３への液寄りが生じつつも、最終的に均一な膜厚の塗布パターン５１を形成することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、図３に示す通り、連結部５３を曲線形状としている。このような曲線形状にすることにより、図７に示す折れ曲がり部９２の場合と比べて塗布膜の内部応力を小さくすることができる。したがって、連結部５３への液寄りを抑えた塗布パターン５１の形成を行うことができる。
【００４８】
なお、幅が線分部５２の幅よりも小さく曲線状の形状を有する連結部５３は、図３に示すように、径の異なる２つの円弧が並べられた外形を有し、径の小さい方の円弧の中心（点Ｏ１）が径の大きい方の円弧の中心（点Ｏ２）よりも両円弧に近い位置にある形状となるように、液滴の吐出座標を設定して塗布を行うことにより、容易に形成することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、液滴をＺ軸方向に複数回重ね塗りして塗布パターン５１を形成している。これにより、たとえば１０ｕｍ以上といった大きな膜厚の塗布パターン５１をインクジェット法でも形成することが可能である。
【００５０】
ここで、本実施形態では図５に示すように、１層目の塗布膜を形成する際にまずは少なくとも塗布パターン５１の輪郭を形成するように液滴６１を吐出して外周パターン６０を形成している。そして、外周パターン６０からの溶媒の揮発が少しでも進み、粘度が高くなった後、２層目、３層目と塗布膜を積層させて塗布パターン５１を形成している。また、塗布膜の幅は上の層であるほど少しずつ小さくなるようにしている。
【００５１】
これにより、外周パターン６０から外側へ塗布液が溢れ出すことを防ぐことができ、線分部５２も連結部５３も型崩れすることがない。また、塗布液が撥液性である場合、外周パターン６０が塗布液の溢れ出しを防ぐ効果がさらに大きくなる。ここで、仮に１層目の塗布の後間髪入れずに２層目、３層目と塗布膜を積層させた場合、１層目の塗布液の表面張力で上の層の塗布液の重量を支えることができずに塗布液が外側へ溢れ出し、塗布パターン５１が型崩れするおそれがある。
【００５２】
また、塗布パターン５１を形成する際、基材Ｗを加熱すると良い。これにより外周パターン６０の粘度の増加を促進させることができ、また、線分部５２から連結部５３への液寄りも抑えることができる。
【００５３】
次に実施例として、図３に示す本実施形態ように連結部５３の幅を線分部５２の幅よりも小さくし、かつ連結部５３の形状を曲線状にして基材Ｗへの塗布パターン５１の形成を行った。そして塗布パターン５１の乾燥後、線分部５２および連結部５３の膜厚を測定した。その結果、同じ基材Ｗ、同じ塗布液を用いて図７のような形状の塗布パターン５１を形成した場合には線分部９１では１０．７８ｕｍ、折れ曲がり部９２では１７．８１ｕｍとなり、液寄りによって膜厚に大きな差が生じていたのに対し、本実施形態では線分部５２の膜厚が１３．８２ｕｍ、連結部５３の膜厚が１５．４５ｕｍとなり、膜厚差がかなり小さくなっていることが確認できた。
【００５４】
以上の塗布方法により、折れ曲がりを有するような塗布パターンであっても均一な膜厚で塗布することが可能である。
【００５５】
ここで、本発明の塗布方法は、以上で説明した形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。たとえば、連結部５３の形状は曲線形状に限らず、図６に示すように、連結部５３の一部をくりぬくような形状とすることによって連結部５３における塗布パターン５１の幅を線分部５２における塗布パターン５１の幅よりも小さくしても良い。
【符号の説明】
【００５６】
１  塗布装置
２  塗布部
３  塗布ステージ
４  アライメント部
５  制御部
１０  塗布ヘッド
１１  ノズル
１２  塗布ヘッド移動装置
１３  吐出ユニット
１４  駆動隔壁
１５  サブタンク
１６  メインタンク
１７  真空源
１８  真空調圧弁
２１  走査方向移動装置
２２  シフト方向移動装置
２３  回転装置
２４  画像認識カメラ
２５  走査方向移動装置
２６  シフト方向移動装置
５１  塗布パターン
５２  線分部
５３  連結部
６０  外周パターン
６１  液滴
９１  線分部
９２  折れ曲がり部
Ｗ  基材
【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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