JP2008122393A - 重量測定方法、電気光学装置の製造方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】揮発性を有する液状体の極微小量の重量を正確に測定する重量測定装置及び重量測定方法、並びに塗布装置を提供する。
【解決手段】電子天秤（重量測定器）２と、液状体Ｌが吐出される吸収部材（受容部材）５とを有し、液状体Ｌの重量測定時には、吸収部材５の周囲を閉塞空間とする封止機構１０を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、重量測定装置及び重量測定方法、並びに塗布装置に関する。

近年、インクジェット法（液滴吐出法）を用いた塗布装置（以下、インクジェット装置と表記する。）は、通常のプリンタのみならず、半導体装置や、液晶表示装置又は有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）装置等の電気光学装置等に採用される薄膜デバイスの製造工程においても多々応用されている。その中でも、インクジェットヘッドから吐出される液状体の正確な吐出量、即ち、液状体の重量を測定することは、インクジェットヘッドが正常に機能しているかどうかを検査するだけでなく、所望の液状体の吐出量を得るための、インクジェットヘッドに印加する適正電圧を決定するためにも大変重要である。
このように、極微小量である液状体、特に、揮発性の高い液状体の重量測定装置としては、例えば、揮発性溶剤を、該揮発性溶剤と比較して比重の軽い不揮発性溶剤中に吐出して介在させることで、揮発性溶剤の揮発を防ぐことにより、正確に揮発性溶剤の重量を測定する重量測定装置等が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平６−３１７４５２号公報

しかしながら、上記従来技術においては、以下のような問題点を有していた。
インクジェット装置に採用される液状体は、一般に揮発性が高く、且つ、１回の吐出量が極微小量であることに起因して、吐出後、短時間で揮発を開始する。
従って、液状体を吐出した時から重量を測定するまでに、ある程度時間を要した場合、液状体が揮発し、正確な重量値を得ることができないという問題があった。更に、上記のような重量測定装置を塗布装置に設置した場合、安全性やメンテナンス性に欠けるという問題があった。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、揮発性を有する液状体の極微小量の重量を正確に測定する重量測定装置及び重量測定方法、並びに塗布装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の重量測定装置においては、揮発性を有する液状体の重量測定装置において、重量測定器と、該重量測定器の被測定部材の載置部に装着され、前記液状体が吐出される受容部材とを有し、前記液状体の重量測定時には、前記受容部材の周囲を閉塞空間とする封止機構を備えることを特徴としている。
上記の重量測定装置によれば、受容部材に液状体を吐出させた後、瞬時に吸着部材の周囲を閉塞空間とするので、吐出させた液状体の揮発量を最小限に抑えることができ、更に、重量測定器による測定数値を安定させることが可能となる。

本発明の重量測定装置においては、前記封止機構は、前記受容部材を包囲し、該受容部材の前記液状体を受ける表面部を開放した開口部を有する隔離部材と、前記開口部を開閉自在とする蓋体とを備えることを特徴としている。
これによれば、吸着部材の周囲を効率良く、且つ、素早く閉塞空間とすることが可能となる。

本発明の重量測定装置においては、前記受容部材は、前記液状体を吸収する吸収材であることを特徴としている。
これによれば、受容部材として吸収材を採用するので、吐出された液状体の揮発を抑え、効率良く液状体を確保することができる。

本発明の重量測定方法においては、揮発性を有する液状体の重量測定方法において、重量測定器の被測定部材の載置部に装着された受容部材に前記液状体を吐出させた後、瞬時に前記受容部材の周囲を閉塞空間とすることを特徴としている。
上記の重量測定方法によれば、受容部材に液状体を吐出させた後、瞬時に吸着部材の周囲を閉塞空間とするので、吐出させた液状体の揮発量を最小限に抑えることができ、更に、重量測定器による測定数値を安定させることが可能となる。

本発明の重量測定方法においては、前記液状体を吐出する前の前記受容部材の重量と、前記液状体が吐出された後の前記受容部材の重量との差に基づいて、前記吐出された液状体の重量を算出することを特徴としている。
これによれば、液状体の重量を正確に測定でき、且つ、受容部材の交換やクリーニング等の作業を逐一実施することなく、連続して液状体の測定を行うことが可能となる。

本発明の塗布装置においては、基板に、揮発性を有する液状体を吐出するヘッドと、前記基板と前記ヘッドとを相対移動させる駆動機構とを有する塗布装置において、重量測定器と、該重量測定器の被測定部材の載置部に装着され、前記液状体が吐出される受容部材とを有し、前記液状体の重量測定時には、前記受容部材の周囲を閉塞空間とする封止機構を備える重量測定装置を、前記ヘッドの移動範囲内に設置することを特徴としている。
上記の塗布装置によれば、吐出させた液状体の揮発量を最小限に抑えることができ、更に、重量測定器による測定数値を安定させることが可能となる。従って、液状体の吐出時にヘッドに印加する適正電圧を正確に算出することができる。

本発明の塗布装置においては、前記受容部材に前記液状体を吐出する時に、前記受容部材の表面と前記ヘッドの吐出面との距離を２ｍｍ以内とすることを特徴としている。
これによれば、吐出させた液状体を噴霧状にさせることなく、効率良く受容部材に着弾させることが可能となる。

本発明の塗布装置においては、前記封止機構は、前記受容部材を包囲し、該受容部材の前記液状体を受ける表面部を開放した開口部を有する隔離部材と、前記開口部を開閉自在とする蓋体とを備えてなり、前記ヘッドの動作に基づいて、前記蓋体を動作させる開閉機構を備えることを特徴としている。
これによれば、ヘッドの動作と蓋体の動作とが連動されるので、液状体の吐出後に効率良く閉塞空間を形成することが可能となる。

以下、本発明に係る重量測定装置及び重量測定方法、並びに塗布装置の実施形態を、図１乃至図３を参照して説明する。これらの図面は、いずれも概略図であり、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせている。

第１の実施形態として、本発明の重量測定装置及び重量測定方法について説明する。
なお、本実施形態における重量測定装置は、インクジェット方式の塗布機構により吐出される極微小量で、且つ、揮発性の高い液状体の重量を測定するものとして説明する。本重量測定装置に採用可能な液状体としては、特に限定されるものではない。

図１に、本発明の重量測定装置と、該重量測定装置による重量測定方法を説明するための断面図を示す。
重量測定装置１は、極微小単位まで計測可能な高精度の電子天秤（重量測定器）２と、該電子天秤２の被測定部材の載置部３に、受け皿４を介して装着され、液状体Ｌが吐出される吸収部材（受容部材）５とを備えており、更に、液状体Ｌの重量測定時には、吸収部材５の周囲を閉塞空間とする封止機構１０を備えることを特徴としている。

吸収部材５は、液状体Ｌを素早く吸収する部材であって、且つ、液状体Ｌを吸収した際に、部材全体の形状が膨張する等の形状変化が少ない材料が望ましい。
特に、該吸収部材５の材質としては、例えば、ポリオレフィン系機能材料が好適に用いられる。

封止機構１０は、吸収部材５を含む電子天秤２を包囲し、吸収部材５における液状体Ｌを受ける表面部５ａを開放した開口部１１を有するカバー（被覆部材）１２と、開口部１１を開閉自在とするシールド（蓋体）１３とから構成されている。シールド１３は、図１に示すように、スライド方式で開口部１１を開閉するものであって、不図示の駆動機構により開閉される。該駆動機構としては、エアアクチュエータ、若しくはリニアモータ等が採用可能であり、特に限定するものではない。なお、カバー１２は、本実施形態では、吸収部材５を含む電子天秤２の全体を包囲する構成としたが、吸収部材５の周囲を閉塞空間とすれば良いので、例えば、図２に示すように、吸収部材５を含む、電子天秤２の被測定部材の載置部３のみを覆う構成（カバー１５）とすることもあり得る。

以下、上記の重量測定装置を用いた重量測定方法を説明する。
図１（ａ）に示すように、まず、封止機構１０のシールド１３を開いて開口部１１を開放し、開口部１１より現れた吸収部材５の表面部５ａ上に、液状体Ｌを吐出する吐出部２０（例えばインクジェットヘッド）を配置する。吐出部２０には、液状体Ｌを一時保管する貯蔵タンク２１が連設されている。そして、液状体Ｌを効率良く採取するために、吐出部２０の吐出面と、吸収部材５の表面部５ａとの距離が一定間隔ｄとなるように、吐出部２０を移動させる。ここで、吐出部２０がインクジェットヘッドである場合は、一定間隔ｄの寸法を２ｍｍ以内とすることが望ましい。これにより、吐出された液状体Ｌを噴霧状にさせることなく、吸収部材５に着弾させることが可能となる。
上記の一定間隔ｄの調整が終了した後、液状体Ｌを吐出する前に、受け皿４を含む吸収部材５の重量を予め電子天秤２で測定し、重量Ｗ１（ｇ）の計測値を得る。

次に、図１（ｂ）に示すように、前記一定間隔ｄを保持しつつ、吸収部材５に対して液状体Ｌを吐出させる。所望の液状体Ｌを吐出させた後、図１（ｃ）に示すように、素早く吐出部２０を上昇させて吸収部材５から離間させ、更に、素早くシールド１３をスライド移動させて、開口部１１を閉じる。これにより、カバー１２内は閉塞空間となる。
上記の開口部１１の閉鎖後、受け皿４を含み、更に液状体Ｌを吸収した吸収部材５の重量を電子天秤２で直ちに測定し、重量Ｗ２（ｇ）の計測値を得る。

従って、重量Ｗ１と重量Ｗ２の差を算出することにより、吐出した液状体Ｌの重量Ｗ３（＝Ｗ２−Ｗ１）（ｇ）を正確に得ることが可能となる。

このように、本発明の重量測定装置及び重量測定方法によれば、吸着部材５に液状体Ｌを吐出させた後、瞬時に吸着部材５の周囲を閉塞空間とするので、吐出させた液状体Ｌの揮発量を最小限に抑えることができ、更に、電子天秤２による測定数値を安定させることが可能となる。
また、液状体Ｌを受ける受容部材として吸収部材５を採用するので、吐出された液状体Ｌの揮発を抑え、効率良く液状体Ｌを確保することができる。更に、吸収部材５としては、液状体Ｌを吸収した際に、部材全体の形状変化が少ない材料が採用されるので、吐出部２０の吐出面と、吸収部材５の表面部５ａとの一定間隔ｄが小さい場合でも、吸収部材５が液状体Ｌを吸収することによって、吸収部材５が吐出部２０に接触することを回避することができる。
更に、液状体Ｌの吐出直前の重量値Ｗ１と、吐出直後の重量値Ｗ２とを比較することにより所望の重量値Ｗ３を算出するので、吸収部材５の交換やクリーニング等の作業を逐一実施することなく、連続して液状体Ｌの測定を行うことが可能となる。

第２実施形態として、本発明の塗布装置について説明する。
なお、本実施形態における塗布装置は、インクジェット装置であるとして説明する。該インクジェット装置は、例えば、有機ＥＬ装置を形成する際の塗布工程に採用することができる。この場合、インクジェット装置は、画素を形成する有機物からなる正孔注入層材料並びに発光材料を溶媒に溶解又は分散させたインク組成物（液状体）を、インクジェットヘッドから吐出させて透明電極上にパターニング塗布し、正孔注入／輸送層並びに発光層を形成する装置となる。例えば、本実施形態の塗布装置により、正孔注入層を形成するものとすると、インク組成物として溶媒に含有される材料としては、例えば、ポリチオフェン誘導体、ポリピロール誘導体など、又は、それらのドーピング体などが採用できる。特に、ポリチオフェン誘導体では、ＰＥＤＯＴにＰＳＳ（ポリスチレンスルフォン酸）をドープしたＰＥＤＯＴ：ＰＳＳが採用できる。より具体的な一例を挙げれば、その一種であるバイトロン−Ｐ（Bytron-Ｐ：バイエル社製）などを好適に用いることができる。

図３は、インクジェット装置３０の概略的な外観斜視図である。
インクジェット装置３０は、インクジェットヘッド５２を備えたヘッドユニット５６と、インクジェットヘッド５２の位置を制御するヘッド位置制御装置４７と、基板Ｐの位置を制御する基板位置制御装置４８と、インクジェットヘッド５２を基板Ｐに対して主走査移動させる主走査駆動装置４９と、インクジェットヘッド５２を基板Ｐに対して副走査移動させる副走査駆動装置５１とを有する。
ヘッド位置制御装置４７、基板位置制御装置４８、主走査駆動装置４９、そして副走査駆動装置５１の各装置は、ベース３９の上に設置される。

インクジェットヘッド５２は、Ｘ方向へ平行移動することにより基板Ｐを主走査するが、この主走査の間にインク組成物をインクジェットヘッド５２に複数備えられたノズルから選択的に吐出することにより、基板２内の所定位置にインク組成物を付着させる。

また、ヘッド位置制御装置４７は、インクジェットヘッド５２を面内回転させるαモータ７４と、インクジェットヘッド５２を副走査方向Ｙと平行な軸線回りに揺動回転させるβモータ７６と、インクジェットヘッド５２を主走査方向Ｘと平行な軸線回りに揺動回転させるγモータ７７と、そしてインクジェットヘッド５２を上下方向へ平行移動させるＺモータ７８とを有する。

更に、基板位置制御装置４８は、基板Ｐを載せるテーブル７９と、そのテーブル７９を矢印θのように面内回転させるθモータ８１とを有する。また、主走査駆動装置４９は、主走査方向Ｘへ延びるガイドレール８２と、パルス駆動されるリニアモータを内蔵したスライダ８３とを有する。スライダ８３は、内蔵するリニアモータが作動するときにガイドレール８２に沿って主走査方向へ平行移動する。更に、副走査駆動装置５１は、副走査方向Ｙへ延びるガイドレール８４と、パルス駆動されるリニアモータを内蔵したスライダ８６とを有する。スライダ８６は、内蔵するリニアモータが作動するときにガイドレール８４に沿って副走査方向Ｙへ平行移動する。

スライダ８３やスライダ８６内においてパルス駆動されるリニアモータは、該モータに供給するパルス信号によって出力軸の回転角度制御を精細に行うことができ、従って、スライダ８３に支持されたインクジェットヘッド５２の主走査方向Ｘ上の位置やテーブル７９の副走査方向Ｙ上の位置等を高精細に制御できる。
なお、インクジェットヘッド５２やテーブル７９の位置制御は、パルスモータを用いた位置制御に限られず、サーボモータを用いたフィードバック制御や、その他任意の制御方法によって実現することもできる。

更に、図３に示すように、主走査駆動装置４９によって駆動されて主走査移動するインクジェットヘッド５２の軌跡下であって副走査駆動装置５１の一方の脇位置に、重量測定装置１００が設置されている。
本実施形態における重量測定装置１００は、基本的な構造は、第１の実施形態で示した重量測定装置１と同様であるが、封止機構１０を構成するシールド１３の動作と、インクジェットヘッド５２の動作とを連動させる開閉機構（不図示）を有することを特徴としている。

以下、上記の重量測定装置１００における重量測定方法について説明する。
なお、重量測定装置１００によるインク組成物の重量測定は、主に、インクジェットヘッド５２より基板Ｐ上の通常の吐出領域にインク組成物を塗布する前に、インク組成物を吐出する際に印加する電圧を適正な値に設定するために行う動作である。また、重量測定装置１００の構成は、図１に示した重量測定装置１の構成と同一であるとする。

まず、封止機構１０のシールド１３を開いて開口部１１を開放した後、ヘッド位置制御装置４７及び主走査駆動装置４９の動作により、開口部１１より現れた吸収部材５の表面部５ａ上に、インク組成物を吐出するインクジェットヘッド５２を配置する。更に、この場合においても、インクジェットヘッド５２の吐出面と、吸収部材５の表面部５ａとの距離が２ｍｍ以内となるように、インクジェットヘッド５２を移動させる。その後、インク組成物を吐出する前に、受け皿４を含む吸収部材５の重量を予め電子天秤２で測定し、重量Ｗ１（ｇ）の計測値を得る。

次に、インクジェットヘッド５２より吸収部材５に対してインク組成物を吐出させる。所望のインク組成物を吐出させた後、前記開閉機構により、素早くインクジェットヘッド５２を上昇させて吸収部材５から離間させ、更に、素早くシールド１３をスライド移動させて、開口部１１を閉じる。これにより、カバー１２内は閉塞空間となる。その後、上記の開口部１１の閉鎖後、受け皿４を含み、更にインク組成物を吸収した吸収部材５の重量を電子天秤２で直ちに測定し、重量Ｗ２（ｇ）の計測値を得る。

これにより、重量Ｗ１と重量Ｗ２の差を算出し、吐出した液状体Ｌの重量Ｗ３（＝Ｗ２−Ｗ１）（ｇ）を正確に得ることができ、重量Ｗ３の値に基づいて、インクジェットヘッド５２への適正電圧が設定される。その後、この適正電圧に基づいて、基板Ｐ上の吐出領域に対してインク組成物の塗布が実施される。

このように、上記の塗布装置によれば、第１の実施形態と同様に、吐出させたインク組成物の揮発量を最小限に抑えることができ、更に、電子天秤２による測定数値を安定させることが可能となる。従って、インクジェットヘッド５２に印加する適正電圧を正確に算出することが可能となる。

以上、本発明の実施形態による重量測定装置及び重量測定方法、並びに塗布装置について説明したが、本発明は、上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。

第１の実施形態に係る重量測定装置を示す断面図である。 第１の実施形態に係る他の重量測定装置を示す断面図である。 第２の実施形態に係る塗布装置を示す斜視図である。

符号の説明

１・・・重量測定装置、２・・・電子天秤（重量測定器）、３・・・載置部、５・・・吸収部材（受容部材）、５ａ・・・表面部、１０・・・封止機構、１１・・・開口部、１２・・・カバー（被覆部材）、１３・・・シールド（蓋体）、２０，５２・・・インクジェットヘッド（ヘッド）、４７・・・ヘッド位置制御装置（駆動機構）、４８・・・基板位置制御装置（駆動機構）、４９・・・主走査駆動装置（駆動機構）、５１・・・副走査駆動装置（駆動機構）

Claims (8)

1. 揮発性を有する液状体の重量測定装置において、
   重量測定器と、該重量測定器の被測定部材の載置部に装着され、前記液状体が吐出される受容部材とを有し、
   前記液状体の重量測定時には、前記受容部材の周囲を閉塞空間とする封止機構を備えることを特徴とする重量測定装置。
2. 前記封止機構は、前記受容部材を包囲し、該受容部材の前記液状体を受ける表面部を開放した開口部を有する被覆部材と、前記開口部を開閉自在とする蓋体とを備えることを特徴とする請求項１記載の重量測定装置。
3. 前記受容部材は、前記液状体を吸収する吸収材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の重量測定装置。
4. 揮発性を有する液状体の重量測定方法において、
   重量測定器の被測定部材の載置部に装着された受容部材に前記液状体を吐出させた後、瞬時に前記受容部材の周囲を閉塞空間とすることを特徴とする重量測定方法。
5. 前記液状体を吐出する前の前記受容部材の重量と、前記液状体が吐出された後の前記受容部材の重量との差に基づいて、前記吐出された液状体の重量を算出することを特徴とする請求項４記載の重量測定方法。
6. 基板に、揮発性を有する液状体を吐出するヘッドと、前記基板と前記ヘッドとを相対移動させる駆動機構とを有する塗布装置において、
   重量測定器と、該重量測定器の被測定部材の載置部に装着され、前記液状体が吐出される受容部材とを有し、前記液状体の重量測定時には、前記受容部材の周囲を閉塞空間とする封止機構を備える重量測定装置を、前記ヘッドの移動範囲内に設置することを特徴とする塗布装置。
7. 前記受容部材に前記液状体を吐出する時に、前記受容部材の表面と前記ヘッドの吐出面との距離を２ｍｍ以内とすることを特徴とする請求項６記載の塗布装置。
8. 前記封止機構は、前記受容部材を包囲し、該受容部材の前記液状体を受ける表面部を開放した開口部を有する被覆部材と、前記開口部を開閉自在とする蓋体とを備えてなり、
   前記ヘッドの動作に基づいて、前記蓋体を動作させる開閉機構を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の塗布装置。