JP3685158B2

JP3685158B2 - Liquid material discharge method and liquid material discharge device

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Publication number: JP3685158B2
Application number: JP2002200408A
Authority: JP
Inventors: 智己川瀬
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2005-08-17
Anticipated expiration: 2022-07-09
Also published as: CN1827234A; JP2004047578A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状物の吐出方法および液状物の吐出装置に関し、より詳細には、均一な厚さの塗膜が得られるとともに、液状物の使用効率が良好な液状物の吐出方法および液状物の吐出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体基板、液晶表示装置、あるいはカラーフィルタ用基板等に対して、膜厚が比較的薄い塗膜を形成する技術として、スピンコータ法、ダイコート法、ロールコート法等の塗布方法が知られている。これらの塗布方法のうち、ミクロンオーダーの薄くて、均一な塗膜を形成する場合には、スピンコータ法が一般に適しているとされている。
このスピンコータ法は、塗膜が形成される被塗布基板（以下、「基板」という）をスピンチャック上に保持して、その中央部に塗布すべき液状物、例えばレジスト材料を滴下し、その後、その基板を高速回転させて、発生した遠心力により基板中央部から外周部に向かって、その液状液を拡散させて塗膜を形成する方法である。
しかしながら、かかるスピンコータ法は、他の塗布方法に比べて、膜厚の分布が少なく均一な塗膜を形成するのに適しているものの、滴下した液状物の約９０％以上を基板表面からその周囲に拡散させて、レベリングさせているために、液状物が無駄に消費され、環境的および経済的に不利であるという問題点が見られた。
【０００３】
そこで、図２６に示すように、特開平８−２５０３８９号公報には、液状物の無駄な消費を抑え、かつ、基板に反りや凹凸があっても均一な膜厚の塗膜を形成することを目的とした薄膜形成装置および薄膜形成方法が開示されている。より具体的には、液状物を間欠的に定量噴出するインクジェット方式ノズルを一定方向に複数配列して設けるとともに、これを配列方向と直交する方向に直線的に相対移動させて、液状物を基板上に塗布することを特徴とした薄膜形成装置および薄膜形成方法が開示されている。
【０００４】
また、図２７に示すように、特開平８−３１４１４８号公報には、樹脂塗膜の製作方法が開示されている。より具体的には、膜厚不均一部（ビード）を縮小して、有用面積を拡大することを目的として、インクジェット方式ノズルによって、樹脂塗膜を基板上に設けた後、第１の加熱手段によって樹脂塗膜を加熱乾燥させる工程において、第１の加熱手段とは別に設けた第２の加熱手段によって、外縁部分の温度を局部的に制御することを特徴とした樹脂塗膜の製作方法が開示されている。
【０００５】
また、図２８に示すように、特開平９−１０６５７号公報には、塗布液の無駄が少なく、所定の膜厚の薄膜を形成することを目的とした薄膜形成装置が開示されている。より具体的には、基板に対して、塗布液を吐出する微細ノズルを複数個有するインクジェットヘッドと、基板を回転させる回転手段と、インクジェットヘッドを回転軸の近傍領域と、離間領域との間で相対移動させる相対移動手段と、回転軸の近傍領域から離間領域に向かって、相対移動手段の相対移動速度を小さくするか、あるいは角速度を小さくするように制御するための相対移動制御手段と、を有する薄膜形成装置が開示されている。
【０００６】
また、図２９に示すように、特開２００１−１７４８１９号公報には、材料コストを低減し、膜厚の均一性に優れた塗膜を形成することを目的とした塗布膜形成方法および成膜装置が開示されている。より具体的には、（ａ）インクジェットノズルによって、処理室内に水平に配置された基板の膜形成領域に、液滴状または霧状の膜材料を供給する工程と、（ｂ）膜材料が供給された基板を回転させることにより、膜材料を基板上で拡散させて塗布膜を形成する工程と、を具備した塗布膜形成方法および成膜装置が開示されている。
【０００７】
さらに、図３０に示すように、特開２０００−２８８４５５号公報には、密度が異なる複数のレジスト材料からなる第１のレジスト薄膜および第２のレジスト薄膜を効率的に形成することを目的としたレジスト塗布装置が開示されている。より具体的には、第１のレジスト薄膜を形成する第１の領域および第２のレジスト薄膜を形成する第２の領域の位置を記憶するためのデータ記憶部と、第１の領域に第１のレジスト薄膜を形成するための第１のレジスト塗布部と、第２の領域に第２のレジスト薄膜を形成するための第２のレジスト塗布部と、密度が異なる複数のレジスト材料を塗り分けるように制御するためのレジスト塗布制御部と、を具備したレジスト塗布装置が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−２５０３８９号公報に開示された液状物からなる薄膜形成装置および薄膜形成方法は、インクジェット方式ノズルを一定方向に直線的に相対移動させるために、基板の形状が角型であって、その大きさが特定されている場合には適しているものの、形状が円形の基板や、大きさが異なる基板に対して塗布する場合には、液状物に無駄を生じるおそれがあった。
また、基板上に柱状スペーサーが配置されている場合があるが、かかる柱状スペーサーが障害となって、液状物の拡散が不十分となり、ますます均一な厚さを有する薄膜を形成することが困難になる場合が見られた。
【０００９】
また、特開平８−３１４１４８号公報に開示された樹脂塗膜の製作方法では、樹脂塗膜を加熱乾燥させる工程において、第２の加熱手段を設けて外縁部分の温度を局部的に制御しなければならないために、製造装置が大規模になって、製造コストが高くなったり、製造時間が長くなったりするという問題が見られた。また、第２の加熱手段を設けて外縁部分の温度を局部的に制御する手法では、塗布液の使用効率が低いばかりか、基板の回転中心付近の膜厚分布を含めて、均一な厚さを有する薄膜を形成することは困難であった。
【００１０】
また、特開平９−１０６５７号公報に開示された薄膜形成装置は、角速度や移動速度を制御しながら塗布しているものの、きめ細かい制御をすることが困難であった。その一方、基本的にインクジェットヘッドから一定量の塗布液を吐出することを意図しているため、基板の回転外周部において、ヘッドの移動速度あるいは角速度を小さくする必要があり、印字に長時間を要するという問題があった。また、塗布液の粘度や固形分が環境条件によって変化した場合には、基本的にインクジェットヘッドから一定量の塗布液を吐出することが困難となり、結果として、塗布液の使用効率を高めた状態で、均一な厚さを有する薄膜を形成することが困難であった。
【００１１】
また、特開２００１−１７４８１９号公報に開示された塗布膜形成方法は、液滴状または霧状の膜材料を基板の全面に、基本的に一度で供給するため、インクジェットヘッドから一定量の塗布液を常に吐出することができる場合には、均一な厚さの薄膜を形成する上で有効であるが、塗布液の粘度や固形分が環境条件によって変化した場合に、基板の回転中心付近の膜厚が若干厚くなりやすいという問題が見られた。
さらに、特開２０００−２８８４５５号公報に開示されたレジスト塗布装置についても、密度等が異なる複数のレジストを短時間で形成する上では有効な塗布手段であるが、基板の回転中心付近の膜厚が若干厚くなりやすいという問題が見られた。
【００１２】
したがって、本発明は、このような問題点を解決することを意図したものであって、基板に対して塗布する液状物の吐出量を変えることによって、基板全体にわたって膜厚分布が小さく、均一な厚さの塗膜が得られるとともに、塗布される液状物の無駄を少なくして、使用効率を高めた液状物の吐出方法および液状物の吐出装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数のノズルからなるノズル列を有する複数の液滴吐出ヘッドのノズルから液状物を吐出させ、基板に対して塗布する液状物の吐出方法において、前記基板の特定位置からの距離に応じて、前記複数の液滴吐出ヘッド毎に、前記基板の基準半径方向に対する前記ノズル列の配列方向の傾斜角度を調節し前記基板の塗布領域を少なくとも二つに分割し、当該分割したいずれか一つの領域に対する液状物の吐出量を、分割したその他の領域よりも多くすることを特徴とする液状物の吐出方法が提供され、上述した問題を解決することができる。
すなわち、液状物を塗布する基板の位置に対応させて、液滴吐出ヘッドからの液状物の吐出量を変えることにより、基板全体にわたって膜厚分布が小さく、均一な厚さの塗膜を得ることができる。また、液滴吐出ヘッドのノズルから液状物を吐出させるとともに、液滴吐出ヘッドからの液状物の吐出量を変えることにより、塗布される液状物の無駄を少なくして使用効率を高めることができる。また、このように実施することにより、簡易な液滴吐出ヘッド構造であっても、基板の大きさや表面状態、あるいは液状物の特性に応じてきめ細かく液状物の吐出量を制御することができ、特に基板に対する液状物の単位塗布量を変化させることができる。
【００１４】
また、本発明の液状物の吐出方法を実施するにあたり、液滴吐出ヘッドとして、複数の液滴吐出ヘッドを用意するとともに、液状物を塗布する各領域に対してそれぞれ異なる液滴吐出ヘッドを用いて液状物を塗布することが好ましい。
このように実施することにより、基板全体にわたってさらに膜厚分布を小さくすることができるとともに、塗布される液状物の無駄を少なくして使用効率を高めることができる。
【００１５】
また、本発明の液状物の吐出方法を実施するにあたり、基板に対する液状物の吐出量を段階的にまたは連続的に変化させることが好ましい。
このように実施することにより、基板の大きさや表面状態に応じてきめ細かく液状物の吐出量を制御することができるため、全体にわたってさらに膜厚分布を小さくすることができるとともに、塗布される液状物の無駄を少なくして使用効率を高めることができる。
【００１６】
また、本発明の液状物の吐出方法を実施するにあたり、液状物の吐出量を、基板の特定位置からの距離に比例させることが好ましい。
このように実施することにより、基板の一部の膜厚が厚くなりやすいという問題を解決し、基板全体にわたってさらに膜厚分布を小さくすることができるとともに、塗布される液状物の無駄を少なくして使用効率を高めることができる。
【００１７】
また、本発明の液状物の吐出方法を実施するにあたり、液滴吐出ヘッドを移動させながら液状物を塗布することが好ましい。
このように実施することにより、基板の大きさや表面状態、あるいは基板の位置に応じてきめ細かく液状物の吐出量を制御することができるため、全体にわたってさらに膜厚分布を小さくすることができるとともに、塗布される液状物の無駄を少なくして使用効率を高めることができる。
【００１８】
また、本発明の液状物の吐出方法を実施するにあたり、液滴吐出ヘッドと基板との距離および基板の移動速度に応じて、液滴吐出ヘッドの吐出動作を制御することが好ましい。
このように実施することにより、基板の大きさや表面状態、あるいは液状物の特性に応じてきめ細かく液状物の吐出量を制御することができるため、全体にわたってさらに膜厚分布を小さくすることができるとともに、塗布される液状物の無駄を少なくして使用効率を高めることができる。
【００２４】
また、本発明の別の態様は、液状物を吐出させて、基板に対して塗布するための液状物の吐出装置において、複数のノズルからなるノズル列を有する複数の液滴吐出ヘッドと、吐出量調節手段と、を備え、前記基板の特定位置からの距離に応じて、前記液滴吐出ヘッド毎に、前記基板の基準半径方向に対する前記ノズル列の配列方向の傾斜角度が変えてあり、当該吐出量調節手段が、前記基板の液状物を塗布する領域を少なくとも二つに分割した場合に、分割したいずれか一つの領域に対する液状物の吐出量を、分割したその他の領域よりも多く制御することを特徴とする液状物の吐出装置が、提供され、上述した問題を解決することができる。
すなわち、吐出量調節手段によって、液状物を塗布する基板の位置に対応させて、液滴吐出ヘッドからの液状物の吐出量を変えることにより、基板全体にわたって膜厚分布が小さく、均一な厚さの塗膜を得ることができる。また、吐出量調節手段によって制御しながら、液滴吐出ヘッドのノズルから液状物を吐出させるとともに、液滴吐出ヘッドからの液状物の吐出量を変えることにより、塗布される液状物の無駄を少なくして使用効率を高めることができる。
【００２６】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて、具体的に説明する。ただし、かかる実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
【００２７】
［第１の実施形態］
第１の実施形態は、液滴吐出ヘッドのノズルから液状物を吐出させ、基板に対して塗布する液状物の吐出方法であって、基板の塗布領域を少なくとも二つに分割した場合に、当該分割したいずれか一つの領域に対する液状物の吐出量を、分割したその他の領域よりも多く制御することを特徴とする液状物の吐出方法である。以下、第１の実施形態における液状物の吐出方法について、適宜図面を参照しながら、構成要件ごとに具体的に説明する。
【００２８】
（１）液状物の吐出装置
▲１▼液滴吐出ヘッドの構成
第１の実施形態に使用する液滴吐出ヘッド２２を図１に示す。より具体的には、図１（ａ）は、第１の実施形態に使用する液滴吐出ヘッド２２の要部を一部切欠いて示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す液滴吐出ヘッド２２のｂ−ｂ線断面図である。
そして、かかる液滴吐出ヘッド２２を含む液状物の吐出装置は、図２に示すように、スピンコータ２４等を有して構成されており、その両者をホストコンピュータによって制御している。
また、かかる液滴吐出ヘッド２２は、圧電素子を用いたインクジェット方式により、複数の液状物、すなわち、同一または異種の少なくとも２つ以上の液状物を対応するノズル列から吐出させて基板に塗布することが好ましい。
ただし、本発明による液状物の吐出装置は、かかるインクジェット方式に限定されるものではなく、他の方式による液状物の吐出装置であっても、複数の微小な液状物を順次吐出できる限り使用することができる。例えば、加熱によって発生するバブルを利用してインク等を吐出するいわゆる加熱方式のインクジェット方式による液状物の吐出装置であってもよい。
【００２９】
また、液滴吐出ヘッド２２は、例えば、ステンレス製ノズルプレート２９と、それに対向して配置される振動板３１と、その両者を互いに接合する複数の仕切り部材３２とを備えている。また、ノズルプレート２９と、振動板３１との間に、各仕切り部材３２によって、複数の液状物貯蔵室３３と、液溜り３４とが形成されており、かつ複数の液状物貯蔵室３３と、液溜り３４との間が、通路３８を介して互いに連通してなっている。また、振動板３１の適所に液状物供給孔３６が形成されており、この液状物供給孔３６に液状物供給装置３７が接続されている。
かかる液状物供給装置３７は、液状物としてのフォトリソグラフィ法に使用されるレジスト材料やフィルタエレメント材料（Ｍ）の一つ、例えばＲＧＢ画素のうちのＲ画素に対応したフィルタエレメント材料（Ｍ）や、ＹＭＣ画素のうちのＹ画素に対応したフィルタエレメント材料（Ｍ）等を液状物供給孔３６へ供給する装置である。
したがって、供給された液状物は、液溜り３４に充填され、さらに通路３８を通って液状物貯蔵室３３に充填されることになる。
【００３０】
また、液滴吐出ヘッド２２の一部を構成するノズルプレート２９は、液状物貯蔵室３３から、液状物をジェット状に噴射するためのノズル列２７が設けられている。また、振動板３１における液状物貯蔵室３３の形成部分に対応する面に、液状物加圧体３９が取り付けられている。この液状物加圧体３９は、圧電素子４１およびこれを挟持する一対の電極４２ａおよび４２ｂを有している。
また、圧電素子４１は、電極４２ａおよび４２ｂへの通電によって矢印Ｃで示す外側へ突出するように撓み変形し、これにより液状物貯蔵室３３の容積を増大させる機能を有している。そして、液状物貯蔵室３３の容積が増大すると、その増大した容積分に相当する液状物、例えば、レジスト材料やフィルタエレメント材料（Ｍ）が液溜り３４から通路３８を通って液状物貯蔵室３３へ流入する。
一方、圧電素子４１への通電を解除すると、圧電素子４１と振動板３１が共に元の形状へ戻り、液状物貯蔵室３３も元の容積に戻る。そのため液状物貯蔵室３３の内部にある液状物の圧力が上昇し、ノズル列２７から液状物、例えば、フィルタエレメント材料（Ｍ）が液滴８となって吐出する。
なお、液滴８は、液状物に含まれる溶剤等の種類にかかわらず、微小な液滴として、ノズル列２７から安定して吐出することができる。
【００３１】
▲２▼液滴吐出ヘッドの個数
また、液滴吐出ヘッド２２は、少なくとも１つ設ければ良いが、本発明による液状物の吐出装置においては、液滴吐出ヘッド２２を複数有することも好ましい。
その場合には、分割された基板領域毎に別の液滴吐出ヘッドを用いて液状物を吐出させることが好ましい。例えば、図１２に示すように、３つの液滴吐出ヘッド２２ａ，２２ｂ，２２ｃを設け、そのそれぞれに液状物の吐出を担当する領域を分担させるとよい。すなわち、液滴吐出ヘッド２２ａ，２２ｂ，２２ｃが、それぞれ領域２６ｃ，２６ｄ，２６ｅへの吐出を担当することが好ましい。
こうように構成すると、各液滴吐出ヘッド２２ａ，２２ｂ，２２ｃが担当する領域が細分化されてそれぞれの各液滴吐出ヘッドの管轄する領域が限定されるため、それぞれによる液状物の吐出量の制御をきめ細かくすることが出来る。しかも、液滴吐出ヘッドを複数設けると１つ１つの液滴吐出ヘッドによりカバーする領域が縮小されるので、１つの液滴吐出ヘッドで基板２６の表面全体をカバーするよりも液状物の未塗布部分が生じるおそれが極力少なくなる。
特に、領域２６ｃ，２６ｄ，２６ｅのそれぞれにおいて、液状物の吐出量が大幅に異なる場合は、液滴吐出ヘッドを複数設けて液状物の吐出を分担させることが好ましい。この理由は、液滴吐出ヘッド２２が１つの場合に比べて各領域に応じた吐出量の個別制御が可能になるだけでなく、それぞれの液滴吐出ヘッドによって吐出量の微細な制御が可能になるためである。
【００３２】
また、液滴吐出ヘッド２２ａ，２２ｂ，２２ｃのそれぞれに、図３が示すように、複数の液状物に対応したノズル列２７を設けて、各液滴吐出ヘッド２２ａ，２２ｂ，２２ｃを、例えば、ＲＧＢ画素あるいはＹＭＣ画素のカラーフィルタ用インクにそれぞれ対応した複数の液滴吐出ヘッドとし、それぞれからＲＧＢ画素あるいはＹＭＣ画素に対応したインクを吐出させることも好ましい。
この理由は、このように構成することにより、各液状物に対応した液滴吐出ヘッドをホストコンピュータによって動作制御しながら、所定の動作をさせるだけで、きめ細かい描画が可能となるためである。
したがって、複数の液状物の蒸発特性等に対応させて、例えば、３つの液滴吐出ヘッド２２ａ，２２ｂ，２２ｃを設けた場合、１つの液滴吐出ヘッド２２ａは１回動作させて液状物を１回塗布し、別の液滴吐出ヘッド２２ｂも同様に動作させて液状物を２回重ねて塗布し、さらに別の液滴吐出ヘッド２２ｃも同様に動作させて液状物を３回重ねて塗布することが容易となる。
【００３３】
一方、液滴吐出ヘッド２２を１つ設けた場合には、ノズル２７ａの個数およびノズル列２７の大きさと、基板２６の塗布領域の大きさとの双方を考慮し、必要に応じて液滴吐出ヘッド２２を基板２６に対して相対的に移動させる等して、塗布領域の全体にわたって液状物の吐出量を変化させることが好ましい。
また、液滴吐出ヘッド２２が１つの場合は、複数の液状物に対応したノズル列２７を設けることが好ましい。こうすると、液状物の吐出装置の全体をコンパクトにすることができる。例えば、液滴吐出ヘッド２２に３つの液状物に対応したノズル列２７を三列設けることにより、３つの液滴吐出ヘッド２２ａ，２２ｂ，２２ｃを設けた場合と比較して、液滴吐出ヘッド２２の占有面積を小さくすることができ、液滴吐出ヘッド２２に対応した駆動装置等の占有面積も小さくすることができる。
【００３４】
▲３▼ノズル列
また、本発明による液状物の吐出装置では、ノズル列２７を適宜構成し、吐出した液滴８が、図２に示すようにスピンコータ２４上に固定されている円形状基板２６に対して塗布する構成が好ましい。
すなわち、ノズル列２７は、図３に示すように、直径約０．０２〜０．１ｍｍ程度の微小なノズル２７ａを複数有していて、各ノズル２７ａのラインが単位長さ当たり複数列配置されている構成が好ましい。
このノズル列２７は、図の矢印ａで示す方向から流入する液状物を圧電素子４１により、各ノズル２７ａから微小な液滴として吐出することができる。なお、本発明による液状物の吐出装置では、ノズル２７ａの個数は複数の場合に限定されることはなく１つであってもよい。
【００３５】
▲４▼回転手段
回転手段、例えば、スピンコータ２４を設けて、基板２６を高速で回転させることが好ましい。その場合、スピンコータ２４は、液滴吐出ヘッド２２の下側で、これが移動する範囲をカバーし得るように設置されていることが好ましい。すなわち、スピンコータ２４は、図２に示すように、回転軸１５と、その上部に固定された取り付け板１４とを有していて、その取り付け板１４が回転軸１５を固定する部分に対応する中心部１４ａを中心として、始動直後および停止直前を除く定常状態では一定の角速度ωで回転する装置である。
この角速度ωは、例えば１０〜１０、０００ｒｐｍの範囲内の値である。そして、この取り付け板１４の上面に基板２６が固定して配置されると、基板２６が中心部１４ａを中心として一定の角速度ωで回転することになる。取り付け板１４は、図４に示すように、モータ等を備えた駆動機構２５がホストコンピュータ６０の制御にしたがい作動することによって回転することが好ましい。なお、液滴吐出ヘッド２２は、ホストコンピュータ６０による制御に従って、移動等して作動することが好ましい。
【００３６】
▲５▼ホストコンピュータ
また、ホストコンピュータ６０は、装置本体にキーボードおよびマウス等の入力装置６６と、ディスプレイおよびプリンタ等の出力装置６７とが接続されていることが好ましい。
ここで、図６は、ホストコンピュータ６０の構成を示す機能ブロック図である。また、ホストコンピュータ６０は、装置本体内にＣＰＵ６１と、ＲＯＭ６２と、ＲＡＭ６３と、入出力制御装置６４とを有し、これらが互いにバス６５を介して接続されていることが好ましい。そして、ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に記憶されているプログラムにしたがって作動して、スピンコータ２４と液滴吐出ヘッド２２の動作の制御を司り、本発明の特徴とする吐出量調節手段として機能することが好ましい。また、ＲＯＭ６２は、ＣＰＵ６１が実行する制御プログラムを記憶しており、ＲＡＭ６３は、ＣＰＵ６１が処理するデータ等を一時的に記憶したり、ＣＰＵ６１の制御に必要な恒久的なデータを記憶したりしていることが好ましい。さらに、入出力制御装置６４は、入力装置６６および出力装置６７とのデータの入出力を制御していることが好ましい。
【００３７】
（２）液状物の吐出方法
第１の実施形態においては、液滴吐出ヘッド２２から液滴８が吐出された後、図５（ａ）に示すように、その液滴８を、液滴吐出ヘッド２２の下方に配置されている基板２６に滴下することが好ましい。
そして、液滴吐出ヘッド２２のノズルから液状物を基板に対して塗布した後に、当該液状物を一定方向あるいは円周方向に拡散させる工程を設けて、塗布した液状物を拡散させることが好ましい。例えば、液滴８を、基板２６に与えられたスピンコータ等による遠心力や、ローラー等による押圧力によって、図５（ｂ）に示すように基板２６の表面上を拡散し、図５（ｃ）に示すように基板２６上に塗膜９が形成されることになる。
ところが、滴下される液滴８の一部が周囲に飛散してしまい、基板２６の塗布位置にかかわらず、滴下される液滴８の量が同一である場合は、液状物によっては粘性が強いために、基板２６上に形成される塗膜の膜厚が均一にならずにバラツキが生じる恐れがある。
したがって、第１の実施形態においては、このような液滴８の飛散、基板の形状や液状物の特性の相違による塗膜のバラツキや液状物の無駄を生じないように液状物の吐出量を次のように変化させて調節することが好ましい。
【００３８】
▲１▼吐出量の調節方法１
液状物の吐出装置による吐出量の調節は、図７（１）に示すように、基板２６の塗布領域を上述のように、三つの領域２６ｃ，２６ｄ，２６ｅに分割することが好ましい。そして、図７（２）に示すように、その分割した各領域２６ｃ，２６ｄ，２６ｅに対し、液状物の吐出量が領域２６ｃ，２６ｄ，２６ｅの順に多くなるように、すなわち、回転軸１５に近い内側の領域２６ｃよりも外側の領域２６ｄ，２６ｅが多くなるように変化させることが好ましい。
この理由は、このように液状物の吐出量を調節することにより、液状物が行き渡りにくい外側領域であっても、内側領域よりも多く液状物を塗布することができる。したがって、液状物がたとえ粘性等の関係で、基板２６の表面上を広がりにくい場合でも、滴下した液状物が基板表面の全体にわたって、均一に塗布することができる。
なお、図７（２）では、液状物の吐出量の多少を矢印ｐの本数の多少とその長さの違いによって示している。すなわち、矢印ｐの本数が多く、長さが長いほど吐出量が多くなることを意味している。
【００３９】
また、一例として、基板２６の塗布領域を三つに分割しているが、塗布領域は少なくとも二つに分割すればよく、三つより多く分割してもよい。三つよりも多く分割する場合は、例えば、図１１（１）に示すように、液状物の吐出量Ｙが内側から外側に向かって一定量づつ段階的に変化させることも好ましい。
さらに、塗布領域を極力細分化して分割数を増やし、図１１（２）に示すように、液状物の吐出量Ｙが連続的に増えるように変化させてもよい。
いずれの場合も、液状物の特性と、取り付け板１４が回転する角速度とを考慮して決めればよい。
【００４０】
▲２▼吐出量の調節方法２
また、液状物の吐出量を調節するに際して、ホストコンピュータ６０により液滴吐出ヘッド２２の動作を制御して行うことが好ましい。
そして、液状物の吐出量を調節する場合には、塗布しようとする液状物の粘度や密度、あるいは液状物に含まれる溶媒の蒸発速度等の特性と、スピンコータ２４の取り付け板１４が回転する角速度とを考慮するのが望ましい。
その理由は、液状物は、その特性によって、基板上の広がり具合が相違し、例えば、粘性が高いと広がりにくく基板の中央に滞留しやすいためである。また、特性が同じでもスピンコータ２４の角速度が異なれば遠心力の大きさが異なり、液状物の広がり具合が相違することが想定され、その相違に応じて液状物の吐出量を調節することが吐出量を適切にする上で望ましいからである。
【００４１】
▲３▼吐出量の調節方法３
また、液状物の吐出量を調節するに際して、液状物の吐出量Ｙを、基板２６の特定位置、例えば、基板２６の回転中心（中心部１４ａ）からの距離ｘに比例して増加させることが好ましい。
この場合、吐出量Ｙと距離ｘとの関係をグラフに示すと、図８（１）に示すような一定の傾きをもった直線になり、吐出量Ｙの距離ｘに対する変化の割合ｙと、距離ｘとの関係をグラフに示すと、図８（２）に示すようにｘ軸に平行な直線となる。
【００４２】
また、液状物の吐出量Ｙを距離ｘの二乗に比例して増加させることが好ましい。この場合、吐出量Ｙと距離ｘとの関係は図９（１）に示すような放物線になり、吐出量Ｙの距離ｘに対する変化の割合ｙと距離ｘとの関係をグラフに示すと、変化の割合ｙが距離ｘに比例する図９（２）に示すような傾きが一定の直線になる。
さらに、液状物の吐出量Ｙが、距離ｘの対数（Ｌｏｇｘ）として増えるようにしてもよい。この場合、吐出量Ｙと距離ｘとの関係は図１０（１）に示すような曲線になり、距離ｘに対する吐出量Ｙの変化の割合ｙと距離ｘとの関係をグラフに示すと、変化の割合ｙが距離ｘに反比例する図１０（２）に示すような曲線になる。
【００４３】
▲４▼吐出量の調節方法４
また、液状物の吐出量を調節するに際して、液滴吐出ヘッド２２の位置を動かさずに固定しておき、圧電素子４１への通電制御によって各ノズル２７ａの吐出量を変えることも好ましい。この場合は、液滴吐出ヘッド２２に複数のノズル２７ａを有するノズル列２７が設けられている場合が好ましい。
一方、液滴吐出ヘッド２２を移動させ、基板２６に対する相対的な位置を変えて、それによって液状物の吐出量を変化させることも好ましい。この場合には、液滴吐出ヘッド２２に１つのノズル２７ａが設けられている場合が好ましい。
【００４４】
▲５▼吐出量の調節方法５
また、液状物の吐出量を調節するに際して、図１４（ａ）および（ｂ）に示すように、基板２６の半径方向に対する、複数の液滴吐出ヘッド２２におけるノズル列２７の傾斜角度、すなわち、基板２６の半径方向の軸線Ｌに対する、各ノズル列２７の配列方向（ｔ１、ｔ２、ｔ３）を、基板２６の回転中心２６ｆからの距離に応じて変えることが好ましい。
この理由は、複数のノズル列２７の傾斜角度を変えることにより、基板２６の単位幅当たりに配置されるノズル列（ノズル穴）２７の個数が変わるので、液状物の塗りむらを少なくできるためである。また、このように塗りむらが少なくなるので、基板２６の位置に対応した液状物の吐出量の調整自体を緩和することができる。
【００４５】
例えば、図１４（ａ）に示すように、横幅（Ｗ１〜Ｗ３）および縦長（ｈ１〜ｈ３）、並びにノズル列２７の数（２個または３個）が異なる３個の液滴吐出ヘッド２２を準備し、回転中心２６ｆから、外側に向かってそれぞれ配置するとともに、一例として、回転中心２６ｆに近いノズル列２７の傾斜角度を０°とし、中間のノズル列２７の傾斜角度を４５°とし、回転中心２６ｆから最も遠いノズル列２７の傾斜角度を９０°とすることが好ましい。
この場合、回転中心２６ｆに近いノズル列２７の場合は、基板２６の単位幅を塗布するのに、回転方向に存在する２個のノズル穴が対応するが、回転中心２６ｆに遠いノズル列２７の場合、６個のノズル穴が対応することにより、塗りむらを少なくすることができ、液状物の吐出量の調整を緩和することができる。
なお、この場合、基板２６の領域２６ｃ、２６ｄ、２６ｅにおける半径方向の長さ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）をそれぞれ等しくしてあるため、回転中心２６ｆに遠いノズル列２７の場合、ノズル列２７の横方向の位置が移動しないとすると、基板上にノズル列（ノズル穴）が存在しない箇所が生じることになる。しかしながら、例えば、回転中心２６ｆに遠いノズル列２７の数を増やすことにより、塗布された液状物が外側に拡散されやすくなるため、結果として、均一な厚さを有する塗膜を形成することができる。
また、図１４（ｂ）に示すように、横幅（Ｗ１〜Ｗ３）および縦長（ｈ１〜ｈ３）、並びにノズル列２７の数（２個）がそれぞれ等しい３個の液滴吐出ヘッド２２を準備し、回転中心２６ｆから、外側に向かってそれぞれ配置するとともに、一例として、回転中心２６ｆに近いノズル列２７の傾斜角度を０°とし、中間のノズル列２７の傾斜角度を６０°とし、回転中心２６ｆから最も遠いノズル列２７の傾斜角度を８５°とすることが好ましい。
この場合、基板２６の領域２６ｃ、２６ｄ、２６ｅにおける半径方向の長さ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を外側に向かって順に小さくしてあるため、基板上にノズル列（ノズル穴）が存在しない箇所が生じることが少なくなるとともに、液状物の吐出量の調整を緩和することができる。
なお、このように複数の液滴吐出ヘッド２２を用いて液状物を塗布すると、基板上に均一な膜厚の塗膜を形成することができるが、その塗膜の膜厚分布をさらに減らすため、形成された塗膜の凹凸を少なくして滑らかにするためレベリングを施してもよい。
【００４６】
▲６▼吐出量の調節方法６
また、液状物の吐出量を調節するに際して、基板２６の表面上における単位面積当たりの単位時間当たりの吐出量（以下、この吐出量を「単位吐出量」という）を基準にして変化させることが好ましい。
もちろん、各ノズル２７ａから単位時間当たりに吐出される量については変化させずに一定にして、基板２６の表面上における単位面積当たりの吐出量を変化させるようにしてもよい。しかしながら、このように構成するよりも、各ノズル２７ａの単位時間当たりの吐出量を考慮する、つまり、吐出量が基板表面の位置（例えば中心からの距離）と時間によって変わる方が、きめ細かな制御が可能となる。したがって、より一層液状物の無駄を省き、均一な厚さを有する塗膜を形成することができる。
また、単位吐出量は、塗布しようとする液状物の特性を考慮し、その特性に応じて変化させるのが好ましい。この理由は、たとえ吐出量が同じであり、かつスピンコータ２４の取り付け板１４の角速度が同じであっても、液状物の特性により基板上での広がり具合が異なるからである。その特性としては、例えば液状物の粘性、密度、溶媒の蒸発速度、チクソトロピー性などが考えられる。
【００４７】
（３）液状物の種類、塗布物および基板
液状物の種類は特に制限されるものではない。例えば、レジスト材料、配向膜材料、顔料インク、染料インク、カラーフィルタ用インク（フィルタエレメント材料ともいう）、エレクトロルミネッセンス材料（正孔輸送性材料や電子輸送性材料等を含む）、プラズマ発光材料等が挙げられる。特に、レジスト材料や配向膜材料の場合、通常、膜厚分布を±２％以内にしなければならないことより、本発明の吐出方法の対象としての液状物としては好適である。
【００４８】
また、複数の液状物の種類を適宜選択するとともに、溶剤量等を決定し、例えば、溶液粘度を１〜３０ｍＰａ・ｓ（測定温度：２５℃、以下同様）の範囲内の値とすることが好ましい。溶液粘度が１ｍＰａ・ｓ未満の値となると、塗布物における厚膜化が実質的に困難となる場合があり、一方、溶液粘度が３０ｍＰａ・ｓを超えるとノズル部分で目詰まりを起こしたり、均一な厚さを有する塗布物を形成したりすることが困難な場合があるからである。
したがって、塗布物における厚膜化と、その厚さの均一性等のバランスがより良好となる点からすると、複数の液状物の種類等を適宜選択して、溶液粘度を２〜１０ｍＰａ・ｓの範囲内の値とすることが好ましく、３〜８ｍＰａ・ｓの範囲内の値とすれば一層好ましい。
【００４９】
なお、複数の液状物における溶液粘度を塗布物の用途に応じて適宜選択するとよい。例えば、後述するようにカラーフィルタを作成する場合は、色純度の関係で厚膜化が望まれることから、溶液粘度を６〜８ｍＰａ・ｓの範囲内の値とすることが好ましい。
基板に液状物を塗布して塗膜が形成される塗布物は、その種類に制限はなく、例えばカラーフィルタ用インクを塗布して得られる後述のカラーフィルタや、エレクトロルミネッセンス装置における発光層、プラズマディスプレイパネルにおける発光媒体、液晶表示装置におけるレジスト膜や配向膜などが挙げられる。また、その液状物を塗布する基板もその材質乃至用途は特に制限されはない。例えば、ポリエステルフィルム、ポリサルホンフィルム、ポリプロピレンフィルム、酢酸セルロースフィルム、ＴＡＣフィルム、ガラス基板、セラミック基板等を用いることができる。基板自体の厚さや形状も特に制限されない。例えば、厚さは約１０μｍ〜１５ｍｍの範囲内の値とすることができ、形状は円形でも矩形でもよい。また、例えば直径約１３０ｍｍのポリカーボネート製の相変化型光ディスクを基板とし、液状物にＵＶ硬化液を用い、上述した液状物の塗布方法により基板表面に形成された金属蒸着面の保護膜を形成してもよい。
【００５０】
［第２の実施形態］
次に、本発明における液状物の吐出装置に関する第２の実施形態について説明する。すなわち、第２の実施形態の吐出装置は、液状物を吐出させて、基板に対して塗布するための液状物の吐出装置であって、ノズルを有する液滴吐出ヘッドと、吐出量調節手段と、を備え、当該吐出量調節手段が、基板の液状物を塗布する領域を少なくとも二つに分割した場合に、分割したいずれか一つの領域に対する液状物の吐出量を、分割したその他の領域よりも多く制御することを特徴とする液状物の吐出装置である。
ここで、図１５は、液状物の吐出装置５０の概略を示す断面図である。この液状物の吐出装置５０は、ノズル５８ａを有する液滴吐出ヘッド５８から液状物を滴下してガラス基板１０に塗布するように構成されている。なお、以下の説明は、第１の実施形態と相違する部分を中心として行い、共通する部分の説明は省略ないし簡略化する場合がある。
【００５１】
まず、液状物の吐出装置５０は、図１５に示すように、ガラス基板１０を真空吸引しながら回転する試料台５１と、装置全体を収納する筐体５２と、試料台５１の回転に伴い飛散する液状物を回収する廃液管５４と、内部の排気を行う排気管５５と、レジスト液等の液状物を貯留する液状容器５６およびこれを収納する加圧タンク５７と、液状物をガラス基板１０に滴下するノズル５８ａと、これを水平に移動させる水平移動機構５８ｂを備えた液滴吐出ヘッド５８および蓋５９とを有して構成され、装置全体の動作制御を吐出量調節手段として機能するコントロールユニット４０により行うことが好ましい。
なお、液状物の吐出装置５０は、図１５ではガラス基板１０を真空吸引して固定しているが、図１６に示すように、試料台５１の中央にチャックを設け、このチャックにガラス基板１０を固定するように構成してもよい。
【００５２】
また、液状物の吐出装置５０は、試料台５１の中央に固定されたガラス基板１０に対して、ノズル５８ａから液状物（例えばレジスト液）を滴下（一部散布含む）することが好ましい。その際にコントロールユニット４０の制御にしたがい液滴吐出ヘッド５８が作動して、ガラス基板１０に対する位置が変わり、試料台５１の回転軸を中心とする円周を境にして、ガラス基板１０の塗布領域を回転軸に近い内側と、その外側の二つに分割してノズル５８ａから吐出する液状物の吐出量をその内側よりも外側の領域が多くなるように変化させることを特徴としている。
この理由は、このように構成すると、ガラス基板１０の表面には液状物が行き渡りにくい外側の領域にその内側よりも多く液状物が塗布されるためである。したがって、液状物がガラス基板１０の表面上を拡散しにくい場合であっても、その表面全体に液状物が均一に広がり、膜厚の均一な塗膜７０（例えばレジスト薄膜）が形成されることになる。しかも、廃液管５４から排出される液状物が極めて少なくなることより、液状物の無駄が極めて少なくなる。
【００５３】
また、コントロールユニット４０の制御にしたがい、液滴吐出ヘッド５８のノズル５８ａから液状物を滴下して液状物を塗布する場合、その液状物の吐出量を一定量づつ段階的にまたは連続的に変化させることも好ましい。また、吐出量を変化させる割合をガラス基板１０の回転の中心からの距離に比例または反比例させることも好ましい。さらに、ノズル５８ａから吐出させる液状物の単位吐出量をその液状物の特性またはガラス基板１０の形状に応じて変化させることも好ましい。
さらに、ガラス基板１０が例えば矩形状の場合には、液状物がガラス基板１０上に確実に滴下するように、液滴吐出ヘッド５８とガラス基板１０との距離およびガラス基板１０の移動速度、すなわち、試料台５１の回転する角速度に応じて液状物を吐出する吐出時間と吐出させない非吐出時間を設けるように、液滴吐出ヘッド５８の吐出動作を制御することが好ましい。
いずれによる構成も、液状物の無駄が極めて少なくなるため、廃液管５４から排出される液状物を極力減らすことができる。
【００５４】
［第３の実施形態］
第３の実施形態は、以下の工程を含むことを特徴とした液状物の吐出方法であって、液滴吐出ヘッドのノズルから液状物を吐出させ、静止している基板、あるいは回転している基板に対して塗布するインクジェット方式を用いたレジスト材料の塗布方法である。
（ａ）基板の回転中心から所定距離に位置する仮想線に沿って内側領域と外側領域の少なくとも二つに分割した場合に、外側領域に対するレジスト材料の吐出量を内側領域に対する液状物の吐出量よりも多く塗布する工程（以下、塗布工程と称する場合がある。）。
（ｂ）基板が回転または移動していない場合には、基板を回転または移動させて、塗布したレジスト材料を拡散する工程（以下、拡散工程と称する場合がある。）。
【００５５】
１．塗布装置および塗布工程
第３の実施形態に使用するレジスト材料の塗布装置および塗布工程としては、それぞれ第２の実施形態および第１の実施形態において説明したのと同様の内容とすることができる。
すなわち、レジスト材料を塗布する基板の位置（内側領域と外側領域）に対応させて、液滴吐出ヘッドからのレジスト材料の吐出量をかえることにより、基板全体にわたって膜厚分布が小さい均一な厚さのレジスト材料からなる塗膜を得ることができる。
また、液滴吐出ヘッドのノズルからレジスト材料を吐出させるとともに、レジスト材料を塗布する基板の位置（内側領域と外側領域）に対応させて、液滴吐出ヘッドからのレジスト材料の吐出量をかえることにより、塗布されて、拡散するレジスト材料を比較的少なくすることができることから、レジスト材料の無駄を少なくして使用効率を高めることができる。
【００５６】
さらに、液滴吐出ヘッドのノズルからレジスト材料を吐出させることにより、基板の形状やレジスト材料の種類に依存せずに、所定場所に精度良く所定量を塗布することができる。したがって、基板全体にわたって膜厚分布が小さい均一な厚さの塗膜を得ることができる。
なお、レジスト材料を基板に対して塗布する際に、予め回転治具や移動治具、例えば、スピンコータによって基板を回転させたり、ベルトコンベヤによって回転移動させたりすることも良いし、あるいは基板を回転または移動させずに、静止状態においてレジスト材料を塗布することも好ましい。
【００５７】
２．拡散工程
レジスト材料の拡散工程とは、レジスト材料を、その吐出量を変えて塗布した後の基板を、例えば、スピンコータ等により回転あるいはベルトコンベヤによって移動させて、基板全体にわたって膜厚分布が小さく、厚さが均一な塗膜を得る工程である。
ここで、スピンコータを用いた場合の回転数は特に制限されるものではないが、例えば、１０〜１０、０００ｒｐｍの範囲内の値とすることが好ましい。この理由は、かかるスピンコータの回転数が１０ｒｐｍ未満の値になると、レジスト材料の拡散が不十分となって、均一な膜厚を有するレジスト材料からなる塗膜を形成することが困難となる場合があるためである。一方、かかるスピンコータの回転数が１０、０００ｒｐｍを超えると、レジスト材料の過度の拡散が生じて、所定膜厚の塗膜を形成することが困難となったり、放射状の縞が発生したりする場合があるためである。
したがって、スピンコータの回転数を１００〜５、０００ｒｐｍの範囲内の値とすることがより好ましく、２５０〜３、０００ｒｐｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００５８】
３．その他
また、拡散工程の後、レジスト材料を加熱して、レジスト材料に含まれる溶媒を除去することが好ましい。
そのために、一例として、５０〜１２０℃の温度条件において、１〜６０分の時間、加熱乾燥することが好ましい。また、５０℃未満の温度条件において、真空乾燥することも好ましい。
【００５９】
［第４の実施形態］
第４の実施形態は、液滴吐出ヘッドのノズルから液状物を吐出させ、非円形の基板に対して塗布する液状物の吐出方法であって、液滴吐出ヘッドのノズルから液状物を吐出させる吐出時間のほかに、液状物を吐出させない非吐出時間を設けることを特徴とする液状物の吐出方法である。
すなわち、液状物を塗布する基板には、図１３に示すように、矩形状の基板４６もある。その場合には、円形状の場合と異なり、中心から周縁部分までの距離４６ａ，４６ｂ，４６ｃが異なり一定ではないので、スピンコータ２４等を用いて回転させながら液状物を塗布すると、基板４６の表面上に液状物を塗布できない場合が生じる。例えば、図１３中の丸印の付された部分４６ｄに塗布しようとしても、基板４６が回転して図の破線の位置に移動したときにはその液状物を塗布することができない。
そのため、基板の形状が非円形である場合には、液滴吐出ヘッドのノズルから液状物を吐出させる吐出時間のほかに、液状物を吐出させない非吐出時間を設けることにより、液滴吐出ヘッドのノズル下に基板が存在しない場合があっても、液状物が基板以外の箇所に塗布されるおそれが少なくなり、結果として、無駄なくしかも精度良く液状物を塗布することができる。
以下、第４の実施形態における液状物の吐出方法を具体的に説明する。
【００６０】
１．基板
液状物を塗布する非円形の基板の形状としては、円形でなければ特に制限されるものではないが、例えば、長方形、正方形、三角形、ひし形、五角形、六角形等の多角形、あるいは、楕円、長円、異形等の基板が挙げられる。
また、実質的に円形の基板であっても、その一部分に切り欠けがあったり、あるいは、非塗布部を設けたりする場合には、便宜上、非円形の基板に含めるものとする。
【００６１】
２．吐出時間
吐出時間は、液状物を吐出している時間であって、その長さは、基板の面積や基板の形状、あるいは、液状物の粘度や塗布厚等によって、適宜変更することができる。
【００６２】
３．非吐出時間
非吐出時間は、液状物を吐出していない時間であって、吐出時間の間、または吐出時間の開始前、あるいは吐出時間の終了後に、適宜設けることができる。また、かかる非吐出時間の長さは、基板の面積や基板の形状、あるいは、液状物の粘度や塗布厚等によって、適宜変更することができる。
また、かかる非吐出時間を設けるにあたり、当該非吐出時間と、液滴吐出ヘッドのノズルの吐出位置に、液状物を塗布すべき非円形の基板が存在しない時間と、を同期させることが好ましい。
この理由は、このように非吐出時間を設けることにより、液滴吐出ヘッドのノズルの吐出位置に、液状物を塗布すべき非円形の基板が存在しない場合があっても、確実に液状物が基板以外の箇所に塗布されるおそれが少なくなる一方、所望の塗布位置には確実に液状物を塗布することができるためである。
【００６３】
なお、非吐出時間と、液滴吐出ヘッドのノズルの吐出位置に、液状物を塗布すべき非円形の基板が存在しない時間と、を同期させるにあたり、液状物を塗布すべき非円形の基板の位置を連続的または不連続的に計測することが好ましい。
例えば、非円形の基板の所定位置に位置測定用マークを設けておき、光センサ等を用いて、当該位置測定用マークの位置を計測することにより、非円形の基板の位置を正確に把握することが好ましい。あるいは、非円形の基板の背面側から光照射するとともに、非円形の基板の表面側に、光センサを設けておき、透過光を検知することにより、非円形の基板の全***置を計測することが好ましい。
そして、このように非円形の基板の所定位置に関する情報をもとに、非吐出時間と、液滴吐出ヘッドのノズルの吐出位置に、液状物を塗布すべき非円形の基板が存在しない時間と、を確実に同期させながら、液滴吐出ヘッドのノズルからの液状物の吐出を制御することが好ましい。
【００６４】
また、非吐出時間を設けるにあたり、吐出された液状物が基板に到達しないことがないように、液滴吐出ヘッドと基板との距離および基板（取り付け板）の角速度に応じて液滴吐出ヘッドの動作を制御するのが好ましい。
すなわち、図１３に示すように、基板４６が矩形状の場合には、液状物の吐出量が的確でも、吐出する時間（タイミング）が不適切だと吐出した液状物が基板上に滴下せずに基板を通過してしまい、その液状物が基板に塗布されずに無駄になるおそれがある。
また、ノズル２７ａから吐出した液状物が基板４６に到達するまでには時間を要し、スピンコータ２４の角速度によっても塗布可能か否かが異なるから、吐出する時間（タイミング）を決めるにあたっては、液滴吐出ヘッドと基板との距離および基板の角速度の双方を考慮しなければならない。
すなわち、液滴吐出ヘッドと基板との距離および基板（取り付け板）の角速度を考慮して、吐出された液状物が基板に確実に滴下するように液滴吐出ヘッドの動作を制御することが好ましい。よって、ノズル２７ａから吐出された液状物が、確実に基板４６に滴下して塗布され、液状物の無駄を生じないようにすることができる。
【００６５】
［第５の実施形態］
第５の実施形態は、第１から第４の実施形態のいずれかの実施形態による液状物の吐出方法を適用したインクジェット方式によるカラーフィルタの製造方法である。このカラーフィルタの製造方法では、複数のカラーフィルタ材料をそれぞれに対応したノズル列から順次に吐出させ、カラーフィルタの位置に対応させて、吐出量を変えることを特徴としている。
なお、以下の説明において、上述した実施の形態とは相違する部分を中心として行い、共通する部分の説明は、適宜省略する場合があるものとする。
【００６６】
（１）カラーフィルタの製造方法
図１７はインクジェット方式を用いてカラーフィルタ１を製造する方法を工程順に模式的に示す図である。
このカラーフィルタの製造方法では、まず、フォトリソグラフィ法と、インクジェット法を組み合わせてフィルタエレメントを作製することが好ましい。
すなわち、図１７（ａ）に示すように、マザー基板１２を用意した後、その表面に、図１７（ｂ）に示すように、カラーフィルタ材料の一つ、例えば、青色カラーフィルタ材料１３Ｂを、インクジェット方式を用いて塗布することが好ましい。
【００６７】
次いで、図１７（ｃ）に示すように、フォトレジスト１７を塗布した後、フォトマスク等を利用し、青色画素を形成する位置に対応させて部分露光する。なお、部分露光の面積を、一例として約３０μｍ×１００μｍの大きさとすることが好ましい。
次いで、図１７（ｄ）に示すように、リソグラフィ法に準じて、未露光部のフォトレジスト１７を現像した後、露出した青色カラーフィルタ材料１３Ｂをエッチングして除去することが好ましい。
【００６８】
次いで、フォトレジスト１７を一旦除去して青色画素１３Ｂを形成した後、別のカラーフィルタ材料、例えば、赤色カラーフィルタ材料１３Ｒについて、青色カラーフィルタ材料に対するのと同様の操作を繰り返して、赤色画素１３Ｒを形成することが好ましい。
【００６９】
次いで、残りのカラーフィルタ材料、例えば、緑色カラーフィルタ材料およびブラックマトリクス材料について、青色カラーフィルタ材料に対するのと同様の操作をそれぞれ繰り返し、全体として、図１７（ｅ）に示すようなフィルタエレメント３とすることが好ましい。
【００７０】
（２）加熱処理および保護膜の形成
次いで、形成したフィルタエレメント３を完全に乾燥させるために、所定の温度で所定時間の加熱処理を実行することが好ましい。
その後、図１７（ｆ）に示すように、フィルタエレメント３等を保護してカラーフィルタ１の表面を平坦にするため保護膜４を形成する。この保護膜４を形成する際には、上述した本発明による液状物の吐出方法を適用するのが好ましい。そうすれば、保護膜４を形成するための液状物の無駄を押えることができる。
すなわち、第１の実施形態において説明したインクジェット方式を用いた塗布方法および第２の実施形態において説明したインクジェット方式を用いた塗布装置を使用することが好ましい。
【００７１】
（３）カラーフィルタの構成
上述のようにして得られるカラーフィルタ１は、ガラス、プラスチック等からなる方形状の基板２の表面に複数のフィルタエレメント３がドットパターン状、、この実施形態ではドットマトリックス状に形成されている。
かかるフィルタエレメント３は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のうちのいずれか１色、あるいはＹ（黄）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）のうちのいずれか１色のフィルタエレメント材料によって形成され、カラーフィルタ１はそれら各色のフィルタエレメント３が所定の配列に並べられている。例えば、図１８（ａ）に示すようにマトリクスの縦列がすべて同色になるいわゆるストライプ配列、図１８（ｂ）に示すように縦横の直線上に並んだ任意の３つのフィルタエレメント３がＲＧＢ画素からなる３色の配色（いわゆるモザイク配列）、図１８（ｃ）に示すようなフィルタエレメント３の配置を段違いにし、任意の隣接する３つのフィルタエレメント３がＲＧＢ画素あるいはＹＭＣ画素からなる３色の配色（いわゆるデルタ配列）とすることができる。
【００７２】
また、カラーフィルタ１の大きさは特に制限されないが、例えば、対角線の長さが１．８インチ（４．５７ｃｍ）の長方形とすることができる。１個のフィルタエレメント３の大きさについても特に制限されるものではないが、例えば、横１０μｍ〜１００μｍ、縦５０μｍ〜２００μｍの長方形とすることができる。各フィルタエレメント３の間の間隔、いわゆるエレメント間ピッチは、例えば５０μｍや７５μｍとすることができる。
このカラーフィルタ１を液晶表示装置等のフルカラー表示のための光学要素として用いる場合は、ＲＧＢ画素あるいはＹＭＣ画素に対応した３個のフィルタエレメント３を１つのユニットとして１画素を形成することが好ましい。そして、１画素内のＲＧＢ画素あるいはＹＭＣ画素のいずれか１つ、またはそれらの組み合わせに対して、液晶表示装置等から発せられた光を選択的に通過させることにより、フルカラー表示を行うことが好ましい。このとき、ブラックマスク１３ＢＫを実質的に透光性を有しない樹脂材料から形成することにより、混色防止やコントラスト向上を図ることができる。
【００７３】
また、上述したカラーフィルタ１は、製造コストが安く、経済的に有利となることから、図１９に示す面積の大きいマザー基板１２から切り出して形成することが好ましい。すなわち、マザー基板１２内に設定された複数のカラーフィルタ形成領域１１において、それぞれの表面にカラーフィルタ１の１個分のパターンを形成し、次いで、カラーフィルタ形成領域１１の周りに切断用の溝を形成し、その溝に沿ってマザー基板１２を切断することによって、カラーフィルタ１を形成することが好ましい。
【００７４】
（４）カラーフィルタの使用例
上述のカラーフィルタ１を用いて液晶表示装置を構成することができる。液晶表示装置の構成や製造方法は、公知の一般的な内容とすることができるが、一例として、図２０に示すような、液晶表示装置１７０とすることができる。この液晶表示装置１７０は、下方から、第１の偏光板１７５と、第１の基板１８２と、反射膜１７４と、第１の電極１８１と、第１の配向板１８０と、液晶素子１７９とを有し、さらに第２の配向板１７８と、第２の電極１７７と、カラーフィルタ１７６と、第２の基板１７２と、第１の偏光板１７１とを積層し、シール材１７３で周囲を封止した構造である。
【００７５】
そして、液晶表示装置１７０の周囲に搭載されたドライブＩＣ１８３によって、単純マトリックスのパッシブ方式またはＴＦＤ（Thin Film Diode）素子をスイッチング素子としたアクティブ方式やＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子をスイッチング素子としたアクティブ方式等によって、液晶素子１７９が作動してフルカラー表示を行うことができる。また、液晶表示装置１７０は、より鮮明な画像等が得られるように、第１の偏光板１７５の下方にバックライト１８６、１８７を設けている。液晶表示装置１７０は、図２０に示すように半透過反射型でも良くあるいは基板に光透過部を設けた透過型でも良く、完全反射型でも良い。
【００７６】
［第６の実施形態］
第６の実施形態は、第１の実施形態による液状物の吐出方法を適用したインクジェット方式によるエレクトロルミネッセンス装置の製造方法である。かかるエレクトロルミネッセンス装置の製造方法では、エレクトロルミネッセンス装置の基板を回転させながら、エレクトロルミネッセンス材料を液滴吐出ヘッドのノズルから吐出させるとともに、基板における塗布位置に対応させて、吐出量を変えることを特徴としている。
なお、以下の説明において、上述した実施の形態とは相違する部分を中心として行い、共通する部分の説明は、適宜省略する場合があるものとする。
【００７７】
（１）エレクトロルミネッセンス装置の製造方法
図２１に概略の駆動回路を示すように、アクティブマトリックス型のエレクトロルミネッセンス表示装置を製造する工程について説明する。
まず、図２２（Ａ）に示すように、透明の表示基板１０２に対して、テトラエトキシシラン（tetraethoxysilane：ＴＥＯＳ）や酸素ガスなどを原料ガスとしてプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、シリコン酸化膜からなる下地保護膜（図示せず）を形成する。その際下地保護膜の厚さを約２、０００〜５、０００オングストロームの範囲内の値とすることが好ましい。
次いで、表示基板１０２の温度を約３５０℃に設定し、下地保護膜の表面にプラズマＣＶＤ法により、オングストロームの非晶質のシリコン膜である半導体膜１２０ａを形成する。その際、シリコン膜の厚さを約３００〜７００オングストロームの範囲内の値とすることが好ましい。
この後、半導体膜１２０ａに対して、レーザアニールまたは固相成長法などの結晶化工程を実施し、半導体膜１２０ａをポリシリコン膜に結晶化する。
【００７８】
（２）ＴＦＴの形成
次いで、図２２（Ｂ）に示すように、上述した本発明による液状物の吐出方法によりレジスト材料を塗布し、そのレジスト膜を露光および現像して得た所望のマスクを用いて半導体膜１２０ａをパターニングすることによって島状の半導体膜１２０ｂを形成する。こうすると、レジスト材料は無駄なく塗布することができる。続いて、半導体膜１２０ｂが形成された表示基板１０２の表面にＴＥＯＳや酸素ガスなどを原料ガスに用いて、プラズマＣＶＤ法により、シリコン酸化膜あるいは窒化膜からなるゲート絶縁膜１２１ａを形成する。その際、ゲート絶縁膜１２１ａの厚さを約６００〜１、５００オングストロームの範囲内の値とすることが好ましい。
なお、半導体膜１２０ｂは、カレント薄膜トランジスタ１１０のチャネル領域およびソース・ドレイン領域となるものであるが、異なる断面位置においてはスイッチング薄膜トランジスタ１０９（図２１参照）のチャネル領域およびソース・ドレイン領域となる図示しない半導体膜も形成されている。図２２に示す製造工程では二種類のスイッチング薄膜トランジスタおよびカレント薄膜トランジスタが同時に形成されるが、それらが同じ手順で形成されるため、以下の説明では、カレント薄膜トランジスタ１１０についてのみ説明し、スイッチング薄膜トランジスタについては説明を省略する。
【００７９】
次いで、図２２（Ｃ）に示すように、アルミニウムやタンタル等の導電膜をスパッタ法により形成し、その後、上述した本発明による液状物の吐出方法によりレジスト材料を塗布し、そのレジスト膜を露光および現像して得た所望のマスクを用いて導電膜をパターニングすることによってゲート電極１１０Ａを形成する。この場合も、レジスト材料は無駄なく塗布することができる。この状態で、不純物、例えば高温度のリンイオンを注入し、半導体膜１２０ｂにゲート電極１１０Ａに対して自己整合的にソース・ドレイン領域１１０ａ，１１０ｂを形成することが好ましい。なお、不純物が導入されなかった部分が、チャネル領域１１０ｃとなる。
次いで、図２２（Ｄ）に示すように、層間絶縁膜１２２を形成した後、コンタクトホール１２３，１２４を形成し、これらコンタクトホール１２３，１２４内に中継電極１２６，１２７を埋め込み形成する。
【００８０】
さらに、図２２（Ｅ）に示すように、層間絶縁膜１２２上に信号線１０４、共通給電線１０５および走査線１０３（図２２に図示せず）を形成する。そして、各配線の上面を覆うように層間絶縁膜１３０を形成し、中継電極１２６に対応する位置にコンタクトホール１３２を形成する。このコンタクトホール１３２内を埋めるようにＩＴＯ膜を形成した後、このＩＴＯ膜に本発明による液状物の吐出方法によりレジスト材料を塗布し、そのレジスト膜を露光および現像して得た所望のマスクを用いてＩＴＯ膜をパターニングすることよって、信号線１０４、共通給電線１０５および走査線１０３に囲まれた所定位置にソース・ドレイン領域１１０ａに電気的に接続する画素電極１１１を形成する。この場合も、レジスト材料は無駄なく塗布することができる。
ここで、第１の実施形態において説明したインクジェット方式を用いた塗布方法および第２の実施形態において説明したインクジェット方式を用いた塗布装置を使用することにより、膜厚が均一であるレジスト材料からなる塗膜を得ることができる。また、廃棄するレジスト材料を少なくすることができるため、環境的にも、経済的にも有利である。
【００８１】
（３）エレクトロルミネッセンス材料の吐出
次いで、図２３に示すように前処理が実施された表示基板１０２にインクジェット方式により、複数のエレクトロルミネッセンス材料を塗布位置に対応させて吐出量を変えながら、吐出させる。すなわち、複数のエレクトロルミネッセンス材料をそれぞれに対応したノズル列から順次吐出させる。ここで、図２３（Ａ）に示すように、前処理が実施された表示基板１０２の上面を上方に向けた状態で、発光素子１４０の下層部分に当たる正孔注入層１１３Ａを形成するためのエレクトロルミネッセンス材料１４０Ａ、例えば、ポリフェニレンビニレン、１，１−ビス−（４−Ｎ，Ｎ−ジトリルアミノフェニル）シクロヘキサン、トリス（８−ヒドロキシキノリノール）アルミニウム等を、インクジェット方式の塗布装置を用いて吐出し、段差１３５で囲まれた所定位置の領域内に選択的に塗布する。なお、かかるエレクトロルミネッセンス材料１４０Ａは、機能性液状体として、溶媒に溶かされた状態の前駆体であることが好ましい。
【００８２】
次いで、図２３（Ｂ）に示すように、加熱あるいは光照射等を実施してエレクトロルミネッセンス材料１４０Ａに含まれる溶媒を蒸発させ、画素電極１１１上に固形の薄い正孔注入層１１３Ａを形成する。そして、図２３（Ａ），（Ｂ）を必要回数繰り返し、図２３（Ｃ）に示すように、十分な厚さ寸法の正孔注入層１１３Ａを形成する。続いて、図２４（Ａ）に示すように、表示基板１０２の上面を上に向けた状態で発光素子１１３の上層部分に、有機半導体膜１１３Ｂを形成するためのエレクトロルミネッセンス材料１４０Ｂ、例えば、シアノポリフェニレンビニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアルキルフェニレンを、インクジェット方式により吐出し、これを段差１３５で囲まれた領域内に選択的に塗布する。なお、使用するエレクトロルミネッセンス材料１４０Ｂは、機能性液状体として、溶媒に溶かされた状態の有機蛍光材料であることが好ましい。
【００８３】
次いで、図２４（Ｂ）に示すように、加熱あるいは光照射等を実施してエレクトロルミネッセンス材料１４０Ｂに含まれる溶媒を蒸発させ、正孔注入層１１３Ａ上に、固形の薄い有機半導体膜１１３Ｂを形成する。
また、図２４（Ａ），（Ｂ）に示す操作を複数回繰り返し、図２４（Ｃ）に示すように、十分な厚さを有する有機半導体膜１１３Ｂを形成し、正孔注入層１１３Ａおよび有機半導体膜１１３Ｂによって、エレクトロルミネッセンス発光素子１１３を構成する。
したがって、平面方向における膜厚の分布が小さくなり、結果として、平面方向において均一な発光特性等を有するエレクトロルミネッセンス層を得ることができる。また、このように構成することにより、隣接する領域の境界線での混色を少なくすることができる。
【００８４】
（４）反射電極の形成
最後に、図２４（Ｄ）に示すように、表示基板１０２の表面全体またはストライプ状に反射電極（対向電極）１１２を形成する。このように反射電極を形成することにより、サンドイッチ構造のエレクトロルミネッセンス装置を製造することができる。
【００８５】
（５）エレクトロルミネッセンス装置の変形例
上述したエレクトロルミネッセンスの製造装置の変形例として、ＲＧＢ画素あるいはＹＭＣ画素に対応した３種類の発光画素が、帯状に形成されるストライプ型や、上述したように、ドライブＩＣによって、画素毎に発光層に流す電流を制御するトランジスタを備えたアクティブマトリックス型の表示装置、あるいはパッシブマトリックス型に適用するものなど、いずれの構成も好適に採用することができる。
【００８６】
［第７の実施形態］
第７の実施形態は、基板の液状物を塗布する領域を少なくとも二つに分割し、その分割したいずれか一つの領域に対する液状物の吐出量をその他の領域よりも多くなるように、液滴吐出ヘッド１５１のノズル列１５４から液状物を、基板１５５上の塗布位置に対応させて吐出量を変えながら吐出させた後に、ナイフエッジ１５２によって、液状物を一定方向に拡散させ、塗布した液状物を均一な厚さを有する塗膜１６０とすることを特徴とする液状物の吐出方法である。
すなわち、第１の実施形態で用いたノズルを有する液滴吐出ヘッドの代わりに、図２５に示すようなノズル列１５４およびナイフエッジ１５２を備えた液滴吐出ヘッド１５１を用いて、液状物、例えば、レジスト材料を、その吐出量を横方向で変えながら、帯状に吐出させ、基板１５５上を移動させて液状物を不均一に塗布することが好ましい。次いで、このように不均一に塗布された液状物の拡散を、ノズル列１５４の進行方向に対して、その後方位置に設けてあるナイフエッジ１５２によって、連続的に行うことを特徴とする。
また、液滴吐出ヘッド１５１のノズル列１５４と、ナイフエッジ１５２とは、別々に駆動部を設けて動作させることも好ましく、さらに、かかるナイフエッジ１５２は、基板１５５上を一定方向に移動させるだけでなく、往復運動させたり、回転運動させたりすることも好ましい。
また、第７の実施形態において、最終的なレジスト材料等の膜厚の調整と平坦性を確保するために、液状物の拡散工程の後に、スピンコータ等による回転処理を実施することも好ましい。
【００８７】
［他の実施形態］
以上、好ましい実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は、上述した実施の形態１〜７に限定されるものではない。例えば、以下に示すような変形例をも含み、本発明の目的を達成できる範囲で、他のいずれの具体的な構造および形状を有する実施の形態も提供することができる。
すなわち、本発明による液状物の吐出方法および液状物の吐出装置が適用されるのは、上述したレジスト塗布装置やカラーフィルタ製造装置、あるいはエレクトロルミネッセンス装置の製造装置に限定されるものではなく、プラズマディスプレイパネル、ＦＥＤ（Field Emission Display:フィールドエミッションディスプレイ）、電気泳動装置、薄型ブラウン管、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）など様々な電気光学装置に用いることもできる。
また、本発明による液状物の吐出方法および液状物の吐出装置によれば、電気光学装置に含まれる各種基板の製造工程にも適用可能である。
【００８８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の液状物の吐出方法や吐出装置によれば、液状物の吐出量を基板の塗布位置に対応して変えることにより、膜厚分布が小さく、均一な厚さの塗膜が得られるとともに、塗布される液状物の無駄が少なくなって、使用効率を著しく高めることができるようになった。より具体的には、液状物からなる塗膜の膜厚分布を±２％以内の値、より好適な塗布条件によっては±１％以内の値、さらに好適な塗布条件によっては±０．５％以内の値に制御することができるようになった。また、液状物の吐出量における使用効率についても、２０％以上の値、より好適な塗布条件によっては５０％以上の値、さらに好適な塗布条件によっては８０％以上の値とすることができるようになった。したがって、本発明の液状物の吐出方法や吐出装置は、例えば、レジスト材料や保護膜材料からなる塗膜形成、あるいは液晶表示装置等における配向膜の形成等に好適に使用することが期待される。
また、本発明の液状物の吐出方法や吐出装置は、拡散工程を特に設けない場合であっても比較的均一な厚さの塗膜が得られることから、アクティブタイプのカラーフィルタの製造等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明による液状物の吐出装置を構成する液滴吐出ヘッドの要部を一部切欠いて示す斜視図で概略図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
【図２】（１）は本発明による液状物の吐出装置を構成するスピンコータの要部を一部省略して示す側面図、（２）は取り付け板の平面図である
【図３】液滴吐出ヘッドを示す斜視図およびその要部拡大図である。
【図４】本発明による液状物の吐出装置の構成を示すブロック図である。
【図５】液滴吐出ヘッドから液状物を滴下して基板に塗布する手順を模式的に示し、（ａ）は液状物を吐出した直後、（ｂ）は液状物を滴下した直後、（ｃ）は基板に塗布して塗膜を形成した状態を示す図である。
【図６】ホストコンピュータの構成を示す機能ブロック図である。
【図７】（１）は分割された基板の塗布領域を示す斜視図、（２）は分割された基板の塗布領域に吐出量を変化させて液状物を吐出する状態を模式的に示す平面図である。
【図８】（１）は基板の回転の中心からの距離ｘと液状物の吐出量Ｙとの関係、（２）は距離ｘと吐出量Ｙの距離ｘに対する変化の割合ｙとの関係の一例を示すグラフである。
【図９】（１）は基板の回転の中心からの距離ｘと液状物の吐出量Ｙとの関係、（２）は距離ｘと吐出量Ｙの距離ｘに対する変化の割合ｙとの関係の別の例を示すグラフである。
【図１０】（１）は基板の回転の中心からの距離ｘと液状物の吐出量Ｙとの関係、（２）は距離ｘと吐出量Ｙの距離ｘに対する変化の割合ｙとの関係のさらに別の例を示すグラフである。
【図１１】（１）は基板の回転の中心からの距離ｘと液状物の吐出量Ｙとの関係、（２）は距離ｘと吐出量Ｙとの関係のさらにまた別の例を示すグラフである。
【図１２】３つの液滴吐出ヘッドと基板との配置関係の一例を模式的に示す図である。
【図１３】矩形状基板およびそれが回転した状態を破線で示す平面図である。
【図１４】３つの液滴吐出ヘッドを傾斜角度を変えて配置する場合の各液滴吐出ヘッドと基板との配置関係の一例を模式的に示す図である。
【図１５】本発明による液状物の吐出装置の第２の実施形態である液状物の吐出装置の概略を示す断面図である。
【図１６】試料台の一例を示す平面図である。
【図１７】カラーフィルタの製造工程を説明するために供する図である。
【図１８】カラーフィルタにおけるフィルタエレメントの配置例を示す図である。
【図１９】カラーフィルタの製造工程におけるマザー基板を説明するために供する図である。
【図２０】液晶表示装置の一例を示す図である。
【図２１】アクティブマトリックス型のエレクトロルミネッセンス表示装置における駆動回路を示す図である。
【図２２】エレクトロルミネッセンス装置の製造工程を説明するために供する図である（その１）。
【図２３】エレクトロルミネッセンス装置の製造工程を説明するために供する図である（その２）。
【図２４】エレクトロルミネッセンス装置の製造工程を説明するために供する図である（その３）。
【図２５】ナイフコータを用いた塗布方法を説明するために供する図である。
【図２６】従来の塗布方法を説明するために供する図である（その１）。
【図２７】従来の塗布方法を説明するために供する図である（その２）。
【図２８】従来の塗布方法を説明するために供する図である（その３）。
【図２９】従来の塗布方法を説明するために供する図である（その４）。
【図３０】従来の塗布方法を説明するために供する図である（その５）。
【符号の説明】
１：カラーフィルタ
８：液滴
１２，２６，４６：基板
１４：取り付け板
１５：回転軸
２２，５８：液滴吐出ヘッド
２７ａ，５８ａ：ノズル
２４：スピンコータ
２７：ノズル列
４０：コントロールユニット
４１：圧電素子
５０：液状物の吐出装置
５１：試料台
５２：筐体
５４：廃液管
５５：排気管
５６：液状容器
５７：加圧タンク
６０：ホストコンピュータ
６１：ＣＰＵ
６２：ＲＯＭ
６３：ＲＡＭ
６４：入出力制御装置
１７０：液晶表示装置
１８３：ドライブＩＣ
１８６，１８７：バックライト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid material discharge method and a liquid material discharge device, and more specifically, a liquid material discharge method and a liquid material in which a coating film having a uniform thickness can be obtained and the use efficiency of the liquid material is good. The present invention relates to a discharge device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a technique for forming a relatively thin coating film on a semiconductor substrate, a liquid crystal display device, a color filter substrate, or the like, a coating method such as a spin coater method, a die coating method, or a roll coating method is known. ing. Of these coating methods, the spin coater method is generally suitable for forming a thin and uniform coating on the order of microns.
In this spin coater method, a substrate to be coated (hereinafter referred to as “substrate”) on which a coating film is formed is held on a spin chuck, and a liquid material to be coated, for example, a resist material is dropped on the center portion thereof, and then This is a method of forming a coating film by rotating the substrate at a high speed and diffusing the liquid liquid from the central portion of the substrate toward the outer peripheral portion by the generated centrifugal force.
However, although this spin coater method is suitable for forming a uniform coating film with a smaller film thickness distribution than other coating methods, about 90% or more of the dropped liquid material is removed from the substrate surface to the periphery thereof. However, since the liquid material is diffused and leveled, the liquid material is consumed wastefully, which is disadvantageous environmentally and economically.
[0003]
Therefore, as shown in FIG. 26, Japanese Patent Laid-Open No. 8-250389 discloses that a wasteful consumption of a liquid material is suppressed and a coating film having a uniform film thickness is formed even if the substrate is warped or uneven. A thin film forming apparatus and a thin film forming method for the purpose are disclosed. More specifically, a plurality of inkjet nozzles for intermittently ejecting a fixed amount of liquid material are arranged in a fixed direction, and these are linearly moved relative to each other in a direction orthogonal to the arrangement direction to place the liquid material on the substrate. A thin film forming apparatus and a thin film forming method characterized in that the thin film forming method is applied to the top.
[0004]
As shown in FIG. 27, JP-A-8-314148 discloses a method for producing a resin coating film. More specifically, for the purpose of reducing the non-uniform thickness portion (bead) and increasing the useful area, the first heating means is provided after the resin coating film is provided on the substrate by the ink jet nozzle. In the step of heating and drying the resin coating film, a method for producing a resin coating film is characterized in that the temperature of the outer edge portion is locally controlled by a second heating means provided separately from the first heating means. It is disclosed.
[0005]
As shown in FIG. 28, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-10657 discloses a thin film forming apparatus intended to form a thin film having a predetermined thickness with little waste of coating solution. More specifically, the inkjet head having a plurality of fine nozzles for discharging the coating liquid with respect to the substrate, the rotating means for rotating the substrate, the inkjet head between the vicinity of the rotation axis and the separation region Relative movement means for relative movement, and relative movement control means for controlling the relative movement speed of the relative movement means to decrease or to decrease the angular velocity from the vicinity of the rotation axis toward the separation area, A thin film forming apparatus is disclosed.
[0006]
Further, as shown in FIG. 29, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-174819 discloses a coating film forming method and film formation for the purpose of reducing the material cost and forming a coating film having excellent film thickness uniformity. An apparatus is disclosed. More specifically, (a) a step of supplying a droplet-like or mist-like film material to a film-forming region of a substrate disposed horizontally in the processing chamber by an inkjet nozzle; and (b) a supply of the film material. A coating film forming method and a film forming apparatus including a step of rotating a formed substrate to diffuse a film material on the substrate to form a coating film are disclosed.
[0007]
Further, as shown in FIG. 30, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-288455 has an object to efficiently form a first resist thin film and a second resist thin film made of a plurality of resist materials having different densities. A resist coating apparatus is disclosed. More specifically, a data storage unit for storing the positions of the first region for forming the first resist thin film and the second region for forming the second resist thin film, and the first region in the first region. A plurality of resist materials having different densities are separately applied to the first resist application portion for forming the resist thin film and the second resist application portion for forming the second resist thin film in the second region. There is disclosed a resist coating apparatus including a resist coating control unit for controlling the above.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the thin film forming apparatus and the thin film forming method made of a liquid material disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-250389, the shape of the substrate is square in order to linearly move the ink jet nozzle in a certain direction. Although it is suitable when the size is specified, there is a possibility that the liquid material is wasted when applied to a substrate having a circular shape or a substrate having a different size.
Also, columnar spacers may be arranged on the substrate, but such columnar spacers become an obstacle, resulting in insufficient diffusion of the liquid material, making it difficult to form a thin film with an evenly uniform thickness. The case where it becomes becomes seen.
[0009]
Further, in the method for producing a resin coating disclosed in JP-A-8-314148, in the step of heating and drying the resin coating, a second heating means must be provided to locally control the temperature of the outer edge portion. Therefore, there has been a problem that the manufacturing apparatus becomes large-scale, which increases the manufacturing cost and the manufacturing time. Further, in the method of locally controlling the temperature of the outer edge portion by providing the second heating means, not only the use efficiency of the coating liquid is low, but also a uniform thickness including the film thickness distribution near the rotation center of the substrate. It was difficult to form a thin film having
[0010]
Moreover, although the thin film forming apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-10657 is applied while controlling the angular velocity and the moving speed, it is difficult to perform fine control. On the other hand, it is basically intended to discharge a certain amount of coating liquid from the inkjet head, so it is necessary to reduce the moving speed or angular velocity of the head at the rotating outer periphery of the substrate, and a long time is required for printing. There was a problem that it took. In addition, when the viscosity or solid content of the coating liquid changes depending on the environmental conditions, it is basically difficult to discharge a certain amount of the coating liquid from the ink jet head, and as a result, the usage efficiency of the coating liquid is increased. Therefore, it was difficult to form a thin film having a uniform thickness.
[0011]
In addition, the coating film forming method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-174819 basically supplies a droplet-like or mist-like film material to the entire surface of the substrate at one time. When the liquid can always be discharged, it is effective in forming a thin film with a uniform thickness. However, when the viscosity or solid content of the coating liquid changes depending on the environmental conditions, it is near the center of rotation of the substrate. There was a problem that the film thickness tends to be slightly thick.
Furthermore, the resist coating apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-288455 is an effective coating means for forming a plurality of resists having different densities in a short time, but the film thickness in the vicinity of the rotation center of the substrate. There was a problem that the film tends to be slightly thicker.
[0012]
Therefore, the present invention is intended to solve such problems, and by changing the discharge amount of the liquid material applied to the substrate, the film thickness distribution is small and uniform over the entire substrate. It is an object of the present invention to provide a liquid material discharge method and a liquid material discharge device that can obtain a coating film having a thickness and reduce the waste of the liquid material to be applied and improve the use efficiency.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a method for discharging a liquid material that is applied to a substrate by discharging a liquid material from nozzles of a plurality of droplet discharge heads having a nozzle row including a plurality of nozzles, the liquid material is discharged from a specific position on the substrate. According to the distance, for each of the plurality of droplet discharge heads, the inclination angle in the arrangement direction of the nozzle row with respect to the reference radial direction of the substrate is adjusted to divide the coating region of the substrate into at least two parts. There is provided a method for discharging a liquid material, characterized in that the discharge amount of the liquid material for any one region is larger than that for the other divided regions, and the above-described problems can be solved.
That is, by changing the discharge amount of the liquid material from the droplet discharge head in accordance with the position of the substrate on which the liquid material is applied, a coating film having a uniform film thickness distribution is obtained over the entire substrate. Can do. Further, by discharging the liquid material from the nozzle of the droplet discharge head and changing the discharge amount of the liquid material from the droplet discharge head, it is possible to reduce the waste of the applied liquid material and increase the use efficiency. . Moreover, by carrying out in this way, even with a simple droplet discharge head structure, the discharge amount of the liquid material can be finely controlled according to the size and surface state of the substrate or the characteristics of the liquid material, In particular, the unit application amount of the liquid material on the substrate can be changed.
[0014]
In carrying out the liquid material ejection method of the present invention, a plurality of liquid droplet ejection heads are prepared as liquid droplet ejection heads, and different liquid droplet ejection heads are used for each region to which the liquid material is applied. It is preferable to apply a liquid material.
By carrying out in this way, the film thickness distribution can be further reduced over the entire substrate, and the use efficiency can be increased by reducing the waste of the applied liquid material.
[0015]
In carrying out the liquid discharge method of the present invention, it is preferable to change the discharge amount of the liquid to the substrate stepwise or continuously.
By carrying out in this way, the discharge amount of the liquid material can be finely controlled according to the size and surface state of the substrate, so that the film thickness distribution can be further reduced over the whole and the liquid material to be applied It is possible to increase the use efficiency by reducing waste.
[0016]
In carrying out the method for discharging a liquid material according to the present invention, it is preferable that the discharge amount of the liquid material is proportional to the distance from a specific position of the substrate.
By carrying out in this way, the problem that the film thickness of a part of the substrate tends to increase is solved, the film thickness distribution can be further reduced over the entire substrate, and the waste of the liquid material to be applied is reduced. Use efficiency.
[0017]
In carrying out the liquid material discharge method of the present invention, it is preferable to apply the liquid material while moving the droplet discharge head.
By carrying out in this way, it is possible to finely control the discharge amount of the liquid material according to the size and surface state of the substrate, or the position of the substrate, so that the film thickness distribution can be further reduced over the whole, It is possible to increase the use efficiency by reducing the waste of the applied liquid material.
[0018]
In carrying out the liquid material discharge method of the present invention, it is preferable to control the discharge operation of the droplet discharge head according to the distance between the droplet discharge head and the substrate and the moving speed of the substrate.
By carrying out in this way, it is possible to finely control the discharge amount of the liquid material according to the size and surface state of the substrate or the characteristics of the liquid material, so that the film thickness distribution can be further reduced over the whole. The use efficiency can be increased by reducing the waste of the applied liquid material.
[0024]
According to another aspect of the present invention, there is provided a liquid material discharge apparatus for discharging a liquid material and applying the liquid material to a substrate, a plurality of liquid droplet discharge heads having a nozzle row including a plurality of nozzles, and a discharge An amount adjustment means, and according to the distance from the specific position of the substrate, for each of the droplet discharge heads, the inclination angle of the nozzle array in the reference radial direction of the substrate is changed, When the discharge amount adjusting means divides the liquid application area of the substrate into at least two, the discharge amount of the liquid substance in any one of the divided areas is controlled more than the other divided areas. A liquid material discharge device is provided, which can solve the above-described problems.
That is, by changing the discharge amount of the liquid material from the droplet discharge head in accordance with the position of the substrate on which the liquid material is applied by the discharge amount adjusting means, the film thickness distribution is small over the entire substrate and the thickness is uniform. The coating film can be obtained. In addition, while discharging the liquid material from the nozzles of the droplet discharge head while controlling by the discharge amount adjusting means, the amount of liquid material to be applied is reduced by changing the discharge amount of the liquid material from the droplet discharge head. And use efficiency can be increased.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. However, this embodiment shows one aspect of the present invention and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention.
[0027]
[First Embodiment]
The first embodiment is a liquid material discharge method for discharging a liquid material from a nozzle of a droplet discharge head and applying the liquid material to a substrate. When the application region of the substrate is divided into at least two, The liquid material discharge method is characterized in that the discharge amount of the liquid material to any one of the divided areas is controlled more than that of the other divided areas. Hereinafter, the liquid material ejection method according to the first embodiment will be described in detail for each component, with reference to the drawings as appropriate.
[0028]
(1) Liquid material discharge device
(1) Structure of droplet discharge head
The droplet discharge head 22 used in the first embodiment is shown in FIG. More specifically, FIG. 1A is a perspective view showing a part of the droplet discharge head 22 used in the first embodiment, with a part cut away, and FIG. It is a bb sectional view of the droplet discharge head 22 shown to a).
As shown in FIG. 2, the liquid material discharge device including the liquid droplet discharge head 22 is configured to include a spin coater 24 and the like, and both are controlled by a host computer.
The droplet discharge head 22 applies a plurality of liquid materials, that is, at least two or more liquid materials of the same or different types from a corresponding nozzle row and applies them to a substrate by an inkjet method using a piezoelectric element. It is preferable.
However, the liquid material ejection device according to the present invention is not limited to such an ink jet system, and even a liquid material ejection device according to another system is used as long as a plurality of minute liquid materials can be ejected sequentially. be able to. For example, it may be a so-called heating type ink jet type liquid ejecting apparatus that ejects ink using bubbles generated by heating.
[0029]
The droplet discharge head 22 includes, for example, a stainless steel nozzle plate 29, a diaphragm 31 disposed opposite to the stainless steel nozzle plate 29, and a plurality of partition members 32 that join the two together. Further, a plurality of liquid material storage chambers 33 and liquid reservoirs 34 are formed between the nozzle plate 29 and the diaphragm 31 by the partition members 32, and the plurality of liquid material storage chambers 33, The liquid reservoir 34 communicates with each other through a passage 38. Further, a liquid material supply hole 36 is formed at an appropriate position of the diaphragm 31, and a liquid material supply device 37 is connected to the liquid material supply hole 36.
The liquid material supply device 37 is a resist material or filter element material (M) used in a photolithography method as a liquid material, for example, a filter element material (M) corresponding to an R pixel of RGB pixels, The filter element material (M) corresponding to the Y pixel among the YMC pixels is supplied to the liquid material supply hole 36.
Therefore, the supplied liquid substance is filled in the liquid reservoir 34 and further filled in the liquid substance storage chamber 33 through the passage 38.
[0030]
The nozzle plate 29 constituting a part of the droplet discharge head 22 is provided with a nozzle row 27 for ejecting a liquid material from the liquid material storage chamber 33 in the form of a jet. Further, a liquid material pressurizing body 39 is attached to a surface of the vibration plate 31 corresponding to a portion where the liquid material storage chamber 33 is formed. The liquid pressure member 39 includes a piezoelectric element 41 and a pair of electrodes 42a and 42b that sandwich the piezoelectric element 41.
Further, the piezoelectric element 41 has a function of bending and deforming so as to protrude outward as indicated by an arrow C by energization of the electrodes 42 a and 42 b, thereby increasing the volume of the liquid material storage chamber 33. When the volume of the liquid material storage chamber 33 is increased, a liquid material corresponding to the increased volume, for example, a resist material or a filter element material (M) passes from the liquid reservoir 34 through the passage 38 to the liquid material storage chamber 33. Flow into.
On the other hand, when energization to the piezoelectric element 41 is released, both the piezoelectric element 41 and the diaphragm 31 return to their original shapes, and the liquid material storage chamber 33 also returns to its original volume. Therefore, the pressure of the liquid material inside the liquid material storage chamber 33 rises, and the liquid material, for example, the filter element material (M) is discharged as droplets 8 from the nozzle row 27.
The droplets 8 can be stably discharged from the nozzle row 27 as minute droplets regardless of the type of solvent or the like contained in the liquid material.
[0031]
(2) Number of droplet discharge heads
Further, at least one droplet discharge head 22 may be provided, but the liquid material discharge device according to the present invention preferably includes a plurality of droplet discharge heads 22.
In that case, it is preferable to discharge the liquid material using a separate droplet discharge head for each divided substrate region. For example, as shown in FIG. 12, three droplet discharge heads 22a, 22b, and 22c may be provided, and each of them may share a region in charge of discharging a liquid material. That is, it is preferable that the droplet discharge heads 22a, 22b, and 22c are responsible for discharging to the regions 26c, 26d, and 26e, respectively.
With such a configuration, the areas handled by the respective droplet discharge heads 22a, 22b, and 22c are subdivided to limit the areas controlled by the respective droplet discharge heads. Fine control can be achieved. In addition, when a plurality of liquid droplet ejection heads are provided, the area covered by each liquid droplet ejection head is reduced, so that the liquid material is not applied more than when the entire surface of the substrate 26 is covered with one liquid droplet ejection head. The possibility of creating a part is minimized.
In particular, in each of the regions 26c, 26d, and 26e, when the discharge amount of the liquid material is significantly different, it is preferable to provide a plurality of droplet discharge heads to share the discharge of the liquid material. The reason for this is not only that individual control of the discharge amount according to each region is possible, but also fine control of the discharge amount by each droplet discharge head, compared to the case where there is one droplet discharge head 22. It is to become.
[0032]
Further, as shown in FIG. 3, each of the droplet discharge heads 22a, 22b, and 22c is provided with a nozzle row 27 corresponding to a plurality of liquid substances, and each of the droplet discharge heads 22a, 22b, and 22c is, for example, It is also preferable to use a plurality of liquid droplet ejection heads corresponding to the color filter inks of RGB pixels or YMC pixels and eject ink corresponding to the RGB pixels or YMC pixels, respectively.
This is because with this configuration, fine drawing can be performed only by performing a predetermined operation while controlling the operation of the droplet discharge head corresponding to each liquid material by the host computer.
Accordingly, when, for example, three droplet discharge heads 22a, 22b, and 22c are provided corresponding to the evaporation characteristics of a plurality of liquid materials, one droplet discharge head 22a is operated once to remove the liquid material 1 Then, another liquid droplet ejection head 22b is operated in the same manner to apply the liquid material twice, and another liquid droplet ejection head 22c is operated in the same manner to apply the liquid material three times. It becomes easy.
[0033]
On the other hand, when one droplet discharge head 22 is provided, both the number of nozzles 27a, the size of the nozzle row 27, and the size of the coating region of the substrate 26 are taken into consideration, and the droplet discharge head is used as necessary. It is preferable to change the discharge amount of the liquid material over the entire coating region, for example, by moving 22 relative to the substrate 26.
Further, when there is one droplet discharge head 22, it is preferable to provide nozzle rows 27 corresponding to a plurality of liquid substances. If it carries out like this, the whole liquid discharge device can be made compact. For example, by providing three nozzle rows 27 corresponding to three liquid substances in the droplet discharge head 22, the droplet discharge head 22 is compared with the case where three droplet discharge heads 22a, 22b, and 22c are provided. The area occupied by the driving device corresponding to the droplet discharge head 22 can also be reduced.
[0034]
(3) Nozzle row
Further, in the liquid material ejection apparatus according to the present invention, the nozzle row 27 is appropriately configured, and the ejected droplets 8 are applied to the circular substrate 26 fixed on the spin coater 24 as shown in FIG. A configuration is preferred.
That is, as shown in FIG. 3, the nozzle row 27 has a plurality of minute nozzles 27a having a diameter of about 0.02 to 0.1 mm, and a plurality of lines for each nozzle 27a are arranged per unit length. The configuration is preferable.
The nozzle row 27 can discharge a liquid material flowing in from the direction indicated by the arrow a in the figure as fine droplets from each nozzle 27 a by the piezoelectric element 41. In the liquid material ejection apparatus according to the present invention, the number of nozzles 27a is not limited to a plurality, and may be one.
[0035]
(4) Rotating means
It is preferable to provide a rotating means such as a spin coater 24 to rotate the substrate 26 at a high speed. In that case, it is preferable that the spin coater 24 is installed below the droplet discharge head 22 so as to cover the range in which the spin coater 24 moves. That is, as shown in FIG. 2, the spin coater 24 has a rotary shaft 15 and a mounting plate 14 fixed to the upper portion thereof, and the center corresponding to the portion where the mounting plate 14 fixes the rotary shaft 15. It is a device that rotates at a constant angular velocity ω in a steady state except for immediately after starting and immediately before stopping, centering on the portion 14a.
This angular velocity ω is, for example, a value within the range of 10 to 10,000 rpm. When the substrate 26 is fixedly disposed on the upper surface of the mounting plate 14, the substrate 26 rotates at a constant angular velocity ω about the center portion 14a. As shown in FIG. 4, the mounting plate 14 is preferably rotated by a drive mechanism 25 having a motor or the like operating under the control of the host computer 60. The droplet discharge head 22 is preferably moved and operated according to control by the host computer 60.
[0036]
(5) Host computer
The host computer 60 is preferably connected to an input device 66 such as a keyboard and a mouse and an output device 67 such as a display and a printer.
Here, FIG. 6 is a functional block diagram showing the configuration of the host computer 60. The host computer 60 preferably includes a CPU 61, a ROM 62, a RAM 63, and an input / output control device 64 in the apparatus main body, which are connected to each other via a bus 65. The CPU 61 preferably operates according to a program stored in the ROM 62 to control the operations of the spin coater 24 and the droplet discharge head 22 and functions as a discharge amount adjusting means that characterizes the present invention. The ROM 62 stores a control program executed by the CPU 61, and the RAM 63 temporarily stores data processed by the CPU 61 and stores permanent data necessary for the control of the CPU 61. Preferably it is. Furthermore, it is preferable that the input / output control device 64 controls the input / output of data with the input device 66 and the output device 67.
[0037]
(2) Liquid material discharge method
In the first embodiment, after the droplet 8 is ejected from the droplet ejection head 22, the droplet 8 is disposed below the droplet ejection head 22 as shown in FIG. It is preferable to drop it on the substrate 26.
And after apply | coating a liquid substance with respect to a board | substrate from the nozzle of the droplet discharge head 22, it is preferable to provide the process of diffusing the said liquid substance in a fixed direction or the circumferential direction, and to diffuse the apply | coated liquid substance. For example, the droplet 8 is diffused on the surface of the substrate 26 as shown in FIG. 5B by centrifugal force by a spin coater or the like applied to the substrate 26 or pressing force by a roller or the like, and FIG. As shown in FIG. 2, the coating film 9 is formed on the substrate 26.
However, when some of the dropped droplets 8 are scattered around and the amount of the dropped droplets 8 is the same regardless of the position where the substrate 26 is applied, depending on the liquid, the viscosity is strong. Therefore, the film thickness of the coating film formed on the substrate 26 may not be uniform and may vary.
Therefore, in the first embodiment, the discharge amount of the liquid material is set so as not to cause the scattering of the liquid droplets 8, the variation of the coating film due to the difference in the shape of the substrate and the liquid material, and the waste of the liquid material. It is preferable to adjust by changing as follows.
[0038]
(1) Discharge rate adjustment method 1
As shown in FIG. 7A, the adjustment of the discharge amount by the liquid material discharge device is preferably performed by dividing the application region of the substrate 26 into the three regions 26c, 26d, and 26e as described above. Then, as shown in FIG. 7B, with respect to the divided areas 26c, 26d, and 26e, the liquid material discharge amount increases in the order of the areas 26c, 26d, and 26e, that is, on the rotary shaft 15. It is preferable to change the outer regions 26d and 26e so that they are larger than the inner region 26c.
The reason for this is that by adjusting the discharge amount of the liquid material in this way, it is possible to apply more liquid material than the inner region even in the outer region where the liquid material is difficult to spread. Therefore, even if the liquid material is difficult to spread on the surface of the substrate 26 due to viscosity or the like, the dropped liquid material can be uniformly applied over the entire surface of the substrate.
In FIG. 7 (2), the amount of liquid discharged is indicated by the number of arrows p and the difference in length. That is, the larger the number of arrows p and the longer the length, the larger the discharge amount.
[0039]
In addition, as an example, the application region of the substrate 26 is divided into three, but the application region may be divided into at least two and may be divided more than three. When dividing more than three, for example, as shown in FIG. 11 (1), it is also preferable to change the discharge amount Y of the liquid material stepwise from the inside toward the outside.
Furthermore, the application area may be subdivided as much as possible to increase the number of divisions, and as shown in FIG. 11 (2), the discharge amount Y of the liquid material may be changed continuously.
In any case, it may be determined in consideration of the characteristics of the liquid material and the angular velocity at which the mounting plate 14 rotates.
[0040]
(2) Discharge rate adjustment method 2
Further, when adjusting the discharge amount of the liquid material, it is preferable to control the operation of the droplet discharge head 22 by the host computer 60.
When adjusting the discharge amount of the liquid material, characteristics such as the viscosity and density of the liquid material to be applied, the evaporation speed of the solvent contained in the liquid material, and the angular speed at which the mounting plate 14 of the spin coater 24 rotates. It is desirable to consider
The reason for this is that the degree of spreading on the substrate differs depending on its characteristics. For example, when the viscosity is high, the liquid is difficult to spread and tends to stay in the center of the substrate. Further, even if the characteristics are the same, if the angular velocity of the spin coater 24 is different, the magnitude of the centrifugal force is different and the spread of the liquid material is assumed to be different, and the discharge amount of the liquid material is adjusted according to the difference. This is because it is desirable to make the amount appropriate.
[0041]
(3) Discharge rate adjustment method 3
Further, when adjusting the discharge amount of the liquid material, the discharge amount Y of the liquid material may be increased in proportion to the specific position of the substrate 26, for example, the distance x from the rotation center (center portion 14a) of the substrate 26. preferable.
In this case, when the relationship between the discharge amount Y and the distance x is shown in a graph, a straight line having a certain inclination as shown in FIG. When the relationship with the distance x is shown in the graph, it becomes a straight line parallel to the x-axis as shown in FIG.
[0042]
Further, it is preferable to increase the discharge amount Y of the liquid material in proportion to the square of the distance x. In this case, the relationship between the discharge amount Y and the distance x is a parabola as shown in FIG. 9A, and the relationship between the change rate y of the discharge amount Y with respect to the distance x and the distance x is shown in the graph. The ratio y is proportional to the distance x, and the slope is a straight line as shown in FIG.
Further, the discharge amount Y of the liquid material may be increased as a logarithm (Logx) of the distance x. In this case, the relationship between the discharge amount Y and the distance x is a curve as shown in FIG. 10A, and when the relationship between the change rate y of the discharge amount Y with respect to the distance x and the distance x is shown in the graph, the change is shown. The ratio y is a curve as shown in FIG.
[0043]
(4) Discharge amount adjustment method 4
Further, when adjusting the discharge amount of the liquid material, it is also preferable that the position of the droplet discharge head 22 is fixed without moving, and the discharge amount of each nozzle 27a is changed by energization control to the piezoelectric element 41. In this case, it is preferable that the droplet discharge head 22 is provided with a nozzle row 27 having a plurality of nozzles 27a.
On the other hand, it is also preferable to move the droplet discharge head 22 and change the relative position with respect to the substrate 26, thereby changing the discharge amount of the liquid material. In this case, it is preferable that one droplet 27a is provided in the droplet discharge head 22.
[0044]
(5) Discharge rate adjustment method 5
Further, when adjusting the discharge amount of the liquid material, as shown in FIGS. 14A and 14B, the inclination angle of the nozzle rows 27 in the plurality of droplet discharge heads 22 with respect to the radial direction of the substrate 26, that is, The arrangement direction (t1, t2, t3) of each nozzle row 27 with respect to the axis L in the radial direction of the substrate 26 is preferably changed in accordance with the distance from the rotation center 26f of the substrate 26.
This is because the number of nozzle rows (nozzle holes) 27 arranged per unit width of the substrate 26 is changed by changing the inclination angle of the plurality of nozzle rows 27, so that uneven coating of the liquid material can be reduced. is there. Further, since the uneven coating is reduced in this way, the adjustment itself of the discharge amount of the liquid material corresponding to the position of the substrate 26 can be relaxed.
[0045]
For example, as shown in FIG. 14A, three droplet discharge heads 22 having different width (W1 to W3) and length (h1 to h3) and the number of nozzle rows 27 (two or three) are provided. Prepared and arranged outward from the rotation center 26f, and as an example, the nozzle row 27 near the rotation center 26f has an inclination angle of 0 °, and the intermediate nozzle row 27 has an inclination angle of 45 °. It is preferable that the inclination angle of the nozzle row 27 farthest from the center 26f is 90 °.
In this case, in the case of the nozzle row 27 close to the rotation center 26f, two nozzle holes existing in the rotation direction correspond to applying the unit width of the substrate 26, but the nozzle row 27 far from the rotation center 26f corresponds. In this case, since the six nozzle holes correspond, coating unevenness can be reduced and adjustment of the discharge amount of the liquid material can be eased.
In this case, since the radial lengths (L1, L2, L3) in the regions 26c, 26d, and 26e of the substrate 26 are equal to each other, in the case of the nozzle row 27 far from the rotation center 26f, the nozzle row 27 If the position in the horizontal direction does not move, a portion where no nozzle row (nozzle hole) exists on the substrate is generated. However, for example, by increasing the number of nozzle rows 27 far from the rotation center 26f, the applied liquid material is easily diffused to the outside, and as a result, a coating film having a uniform thickness can be formed. .
Further, as shown in FIG. 14B, three droplet discharge heads 22 having the same width (W1 to W3) and length (h1 to h3) and the same number of nozzle rows 27 (two) are prepared. The nozzle array 27 is arranged outward from the rotation center 26f, and as an example, the inclination angle of the nozzle row 27 close to the rotation center 26f is 0 °, the inclination angle of the intermediate nozzle row 27 is 60 °, and the rotation center 26f. It is preferable that the inclination angle of the nozzle row 27 farthest from the head is 85 °.
In this case, since the radial lengths (L1, L2, L3) in the regions 26c, 26d, and 26e of the substrate 26 are decreased in order toward the outer side, the nozzle rows (nozzle holes) do not exist on the substrate. And the adjustment of the discharge amount of the liquid material can be relaxed.
If a liquid material is applied using a plurality of droplet discharge heads 22 in this way, a coating film having a uniform film thickness can be formed on the substrate, but in order to further reduce the film thickness distribution of the coating film. Further, leveling may be applied in order to reduce the unevenness of the formed coating film and make it smooth.
[0046]
(6) Discharge rate adjustment method 6
Further, when adjusting the discharge amount of the liquid material, the discharge amount per unit time per unit area on the surface of the substrate 26 (hereinafter, this discharge amount is referred to as “unit discharge amount”) may be changed. preferable.
Of course, the discharge amount per unit time from each nozzle 27a may be constant without changing, and the discharge amount per unit area on the surface of the substrate 26 may be changed. However, rather than the above configuration, finer control is performed when the discharge amount per unit time of each nozzle 27a is considered, that is, the discharge amount varies depending on the position (for example, distance from the center) of the substrate surface and time. Is possible. Therefore, it is possible to further reduce waste of the liquid material and form a coating film having a uniform thickness.
The unit discharge amount is preferably changed according to the characteristics of the liquid material to be applied. This is because even if the discharge amount is the same and the angular velocity of the mounting plate 14 of the spin coater 24 is the same, the extent of spreading on the substrate varies depending on the characteristics of the liquid material. As the characteristics, for example, the viscosity and density of the liquid material, the evaporation rate of the solvent, thixotropic property, and the like are considered.
[0047]
(3) Types of liquid materials, coated materials and substrates
The type of the liquid material is not particularly limited. For example, resist materials, alignment film materials, pigment inks, dye inks, color filter inks (also referred to as filter element materials), electroluminescent materials (including hole transporting materials and electron transporting materials), plasma light emitting materials, etc. Is mentioned. In particular, in the case of a resist material or an alignment film material, the film thickness distribution must usually be within ± 2%.
[0048]
Moreover, while selecting the kind of several liquid material suitably, determining the amount of solvents etc., for example, making solution viscosity into the value within the range of 1-30 mPa * s (measurement temperature: 25 degreeC, and the following similarly). preferable. If the solution viscosity is less than 1 mPa · s, it may be difficult to increase the thickness of the coating. On the other hand, if the solution viscosity exceeds 30 mPa · s, the nozzle portion may become clogged or uniform. This is because it may be difficult to form a coating having a large thickness.
Therefore, from the viewpoint that the balance between the thickening of the coating and the uniformity of the thickness becomes better, a plurality of types of liquid materials are appropriately selected, and the solution viscosity is 2 to 10 mPa · s. A value within the range is preferable, and a value within the range of 3 to 8 mPa · s is more preferable.
[0049]
In addition, it is good to select suitably the solution viscosity in a some liquid according to the use of a coating material. For example, when a color filter is prepared as described later, it is preferable to set the solution viscosity to a value in the range of 6 to 8 mPa · s because thickening is desired in relation to color purity.
There are no restrictions on the type of coating on which a coating is formed by applying a liquid material to the substrate. For example, a color filter described later obtained by coating a color filter ink, a light emitting layer in an electroluminescence device, plasma. Examples thereof include a light emitting medium in a display panel and a resist film and an alignment film in a liquid crystal display device. Further, the material or application of the substrate to which the liquid material is applied is not particularly limited. For example, a polyester film, a polysulfone film, a polypropylene film, a cellulose acetate film, a TAC film, a glass substrate, a ceramic substrate, or the like can be used. The thickness and shape of the substrate itself are not particularly limited. For example, the thickness can be a value in the range of about 10 μm to 15 mm, and the shape can be circular or rectangular. Further, for example, a polycarbonate phase change optical disk having a diameter of about 130 mm is used as a substrate, a UV curable liquid is used as the liquid material, and a protective film for the metal vapor deposition surface formed on the substrate surface is formed by the liquid material application method described above. May be.
[0050]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment relating to the liquid material ejection apparatus of the present invention will be described. That is, the ejection device of the second embodiment is a liquid material ejection device for ejecting a liquid material and applying it to a substrate, and includes a droplet ejection head having a nozzle, an ejection amount adjusting means, , And when the discharge amount adjusting means divides the area of the substrate on which the liquid material is applied into at least two, the discharge amount of the liquid material in any one of the divided areas is greater than the other divided areas. Is a liquid material discharge device characterized in that a large amount of control is performed.
Here, FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing the liquid material discharge device 50. The liquid material discharge device 50 is configured to drop the liquid material from a droplet discharge head 58 having a nozzle 58 a and apply the liquid material to the glass substrate 10. In addition, the following description is performed centering on a different part from 1st Embodiment, and description of a common part may be abbreviate | omitted or simplified.
[0051]
First, as shown in FIG. 15, the liquid material discharge device 50 scatters as the sample stage 51 rotates while vacuum sucking the glass substrate 10, a housing 52 that houses the entire apparatus, and the rotation of the sample stage 51. A waste liquid pipe 54 for collecting the liquid material to be recovered, an exhaust pipe 55 for exhausting the inside, a liquid container 56 for storing a liquid material such as a resist solution, a pressure tank 57 for storing the liquid material, and a liquid material for the glass substrate 10. And a droplet discharge head 58 having a horizontal movement mechanism 58b for horizontally moving the nozzle 58a and a lid 59, and a control functioning as a discharge amount adjusting means for controlling the operation of the entire apparatus. Preferably, the unit 40 is used.
In FIG. 15, the liquid material discharge device 50 fixes the glass substrate 10 by vacuum suction, but as shown in FIG. 16, a chuck is provided at the center of the sample stage 51, and the glass substrate 10 is attached to the chuck. May be configured to be fixed.
[0052]
In addition, the liquid material discharge device 50 preferably drops (including partially sprays) a liquid material (for example, a resist solution) from the nozzle 58 a onto the glass substrate 10 fixed at the center of the sample stage 51. At that time, the droplet discharge head 58 is operated under the control of the control unit 40, the position with respect to the glass substrate 10 is changed, and the glass substrate 10 is applied with the circumference centering on the rotation axis of the sample stage 51 as a boundary. The region is divided into an inner portion close to the rotation axis and an outer portion thereof, and the discharge amount of the liquid material discharged from the nozzle 58a is changed so that the outer region is larger than the inner portion.
The reason for this is that, when configured in this way, the liquid material is applied more on the surface of the glass substrate 10 than the inside in the outer region where the liquid material is difficult to spread. Therefore, even when the liquid material is difficult to diffuse on the surface of the glass substrate 10, the liquid material is uniformly spread over the entire surface, and a coating film 70 (for example, a resist thin film) having a uniform film thickness is formed. become. In addition, since the liquid material discharged from the waste liquid pipe 54 is extremely reduced, the waste of the liquid material is extremely reduced.
[0053]
Further, when the liquid material is applied by dropping the liquid material from the nozzle 58a of the droplet discharge head 58 in accordance with the control of the control unit 40, the discharge amount of the liquid material is changed stepwise or continuously by a certain amount. It is also preferable that It is also preferable to make the ratio of changing the discharge amount proportional or inversely proportional to the distance from the center of rotation of the glass substrate 10. Further, it is also preferable to change the unit discharge amount of the liquid material discharged from the nozzle 58 a according to the characteristics of the liquid material or the shape of the glass substrate 10.
Furthermore, when the glass substrate 10 is rectangular, for example, the distance between the droplet discharge head 58 and the glass substrate 10 and the moving speed of the glass substrate 10, that is, so that the liquid material reliably drops onto the glass substrate 10, The discharge operation of the droplet discharge head 58 is preferably controlled so as to provide a discharge time for discharging the liquid material and a non-discharge time for not discharging according to the angular velocity at which the sample stage 51 rotates.
In any configuration, the waste of the liquid material is extremely reduced, so that the liquid material discharged from the waste liquid pipe 54 can be reduced as much as possible.
[0054]
[Third Embodiment]
The third embodiment is a liquid material ejection method characterized by including the following steps, in which a liquid material is ejected from a nozzle of a droplet ejection head, and the substrate is stationary or rotating. This is a method of applying a resist material using an ink jet method applied to a substrate.
(A) When divided into at least two of an inner region and an outer region along an imaginary line located at a predetermined distance from the rotation center of the substrate, the discharge amount of the resist material for the outer region is changed to the discharge amount of the liquid material for the inner region A step of applying more (hereinafter sometimes referred to as a coating step).
(B) When the substrate is not rotated or moved, a step of rotating or moving the substrate to diffuse the applied resist material (hereinafter sometimes referred to as a diffusion step).
[0055]
1. Coating device and coating process
The resist material coating apparatus and the coating process used in the third embodiment can have the same contents as those described in the second embodiment and the first embodiment, respectively.
That is, by changing the discharge amount of the resist material from the droplet discharge head in accordance with the position (inner region and outer region) of the substrate to which the resist material is applied, the uniform thickness having a small film thickness distribution over the entire substrate. A coating film made of the resist material can be obtained.
In addition, the resist material is ejected from the nozzle of the droplet ejection head, and the ejection amount of the resist material from the droplet ejection head is changed according to the position of the substrate to which the resist material is applied (inner region and outer region). Thus, the resist material that is applied and diffused can be relatively reduced, so that the resist material is wasted and the use efficiency can be increased.
[0056]
Furthermore, by discharging the resist material from the nozzle of the droplet discharge head, it is possible to apply a predetermined amount with high accuracy to a predetermined place without depending on the shape of the substrate and the type of the resist material. Therefore, a coating film having a uniform thickness with a small film thickness distribution over the entire substrate can be obtained.
When applying the resist material to the substrate, the substrate may be rotated in advance by a rotating jig or a moving jig, for example, a spin coater, or rotated by a belt conveyor, or the substrate may be rotated. Alternatively, it is also preferable to apply the resist material in a stationary state without moving it.
[0057]
2. Diffusion process
The resist material diffusion process means that the substrate after the resist material is applied by changing the discharge amount is rotated by, for example, a spin coater or moved by a belt conveyor, so that the film thickness distribution is small over the entire substrate. Is a step of obtaining a uniform coating film.
Here, the number of rotations when the spin coater is used is not particularly limited, but is preferably set to a value within the range of, for example, 10 to 10,000 rpm. The reason for this is that when the rotation speed of the spin coater is less than 10 rpm, the diffusion of the resist material becomes insufficient, and it may be difficult to form a coating film made of a resist material having a uniform film thickness. Because there is. On the other hand, when the rotational speed of the spin coater exceeds 10,000 rpm, excessive diffusion of the resist material occurs, and it becomes difficult to form a coating film with a predetermined film thickness, or radial stripes are generated. Because there is.
Therefore, it is more preferable to set the rotation speed of the spin coater to a value within the range of 100 to 5,000 rpm, and it is even more preferable to set the value within the range of 250 to 3,000 rpm.
[0058]
3. Other
Moreover, it is preferable to remove the solvent contained in the resist material by heating the resist material after the diffusion step.
Therefore, as an example, it is preferable to heat-dry for 1 to 60 minutes in a temperature condition of 50 to 120 ° C. Moreover, it is also preferable to vacuum-dry in temperature conditions less than 50 degreeC.
[0059]
[Fourth Embodiment]
The fourth embodiment is a method of discharging a liquid material that is applied to a non-circular substrate by discharging a liquid material from a nozzle of a droplet discharge head, and discharges the liquid material from a nozzle of the droplet discharge head. In addition to the discharge time, a non-discharge time during which the liquid material is not discharged is provided.
That is, the substrate to which the liquid material is applied includes a rectangular substrate 46 as shown in FIG. In that case, unlike the case of the circular shape, the distances 46a, 46b, 46c from the center to the peripheral portion are different and are not constant, so that when the liquid material is applied while rotating using the spin coater 24 or the like, the surface of the substrate 46 There is a case where a liquid material cannot be applied on top. For example, even if an attempt is made to apply to the circled portion 46d in FIG. 13, the liquid cannot be applied when the substrate 46 rotates and moves to the position of the broken line in the figure.
Therefore, when the shape of the substrate is non-circular, by providing a non-ejection time during which the liquid material is not ejected in addition to the ejection time during which the liquid material is ejected from the nozzle of the droplet ejection head, Even when the substrate does not exist under the nozzle, there is less possibility that the liquid material is applied to a portion other than the substrate, and as a result, the liquid material can be applied with high accuracy without waste.
Hereinafter, the liquid material discharge method according to the fourth embodiment will be described in detail.
[0060]
1. substrate
The shape of the non-circular substrate on which the liquid material is applied is not particularly limited as long as it is not circular. Examples of the substrate include ellipses and irregular shapes.
Moreover, even if it is a substantially circular substrate, when a part has a notch or a non-application | coating part is provided, it shall be included in a non-circular substrate for convenience.
[0061]
2. Discharge time
The discharge time is a time during which the liquid material is discharged, and the length thereof can be appropriately changed according to the area of the substrate, the shape of the substrate, the viscosity of the liquid material, the coating thickness, and the like.
[0062]
3. Non-ejection time
The non-ejection time is a time during which the liquid material is not ejected, and can be appropriately provided during the ejection time, before the start of the ejection time, or after the end of the ejection time. Further, the length of the non-ejection time can be appropriately changed depending on the area of the substrate, the shape of the substrate, the viscosity of the liquid material, the coating thickness, and the like.
In providing such non-ejection time, it is preferable to synchronize the non-ejection time with the time when there is no non-circular substrate on which the liquid material is to be applied at the ejection position of the nozzle of the droplet ejection head.
The reason for this is that by providing the non-ejection time in this way, the liquid material can be surely disposed even when there is no non-circular substrate to which the liquid material is to be applied at the ejection position of the nozzle of the droplet ejection head. This is because the liquid material can be reliably applied to a desired application position while the possibility of being applied to portions other than the substrate is reduced.
[0063]
In synchronizing the non-ejection time with the time when the non-circular substrate to which the liquid material is to be applied does not exist at the ejection position of the nozzle of the droplet ejection head, the non-circular substrate to which the liquid material is to be applied is synchronized. It is preferable to measure the position continuously or discontinuously.
For example, a position measurement mark is provided at a predetermined position of a non-circular substrate, and the position of the non-circular substrate is accurately grasped by measuring the position of the position measurement mark using an optical sensor or the like. It is preferable. Alternatively, the entire position of the non-circular substrate is measured by irradiating light from the back side of the non-circular substrate and providing a photosensor on the surface side of the non-circular substrate and detecting transmitted light. Is preferred.
Then, based on the information about the predetermined position of the non-circular substrate, the non-ejection time and the time when the non-circular substrate to which the liquid material is to be applied do not exist at the ejection position of the nozzle of the droplet ejection head, It is preferable to control the discharge of the liquid material from the nozzles of the droplet discharge head while ensuring synchronization.
[0064]
Further, in providing the non-ejection time, the liquid droplet ejection head has a function of the distance between the droplet ejection head and the substrate and the angular velocity of the substrate (mounting plate) so that the ejected liquid does not reach the substrate. It is preferable to control the operation.
That is, as shown in FIG. 13, when the substrate 46 has a rectangular shape, the discharged liquid material does not drop onto the substrate even if the discharge amount of the liquid material is accurate but the discharge time (timing) is inappropriate. May pass through the substrate, and the liquid may be wasted without being applied to the substrate.
Further, it takes time for the liquid material discharged from the nozzle 27a to reach the substrate 46, and whether or not application is possible depends on the angular velocity of the spin coater 24. Both the distance between the droplet discharge head and the substrate and the angular velocity of the substrate must be considered.
That is, it is preferable to control the operation of the droplet discharge head so that the discharged liquid material reliably drops onto the substrate in consideration of the distance between the droplet discharge head and the substrate and the angular velocity of the substrate (mounting plate). . Therefore, the liquid material discharged from the nozzle 27a can be surely dropped and applied to the substrate 46, so that the liquid material is not wasted.
[0065]
[Fifth Embodiment]
The fifth embodiment is a method of manufacturing a color filter by an ink jet method to which the liquid material discharge method according to any one of the first to fourth embodiments is applied. This color filter manufacturing method is characterized in that a plurality of color filter materials are sequentially ejected from corresponding nozzle rows, and the ejection amount is changed in accordance with the position of the color filter.
In the following description, parts different from the above-described embodiment are mainly described, and descriptions of common parts may be omitted as appropriate.
[0066]
(1) Color filter manufacturing method
FIG. 17 is a diagram schematically illustrating a method of manufacturing the color filter 1 using the inkjet method in the order of steps.
In this method for producing a color filter, it is preferable to first produce a filter element by combining a photolithography method and an ink jet method.
That is, as shown in FIG. 17A, after the mother substrate 12 is prepared, one of the color filter materials, for example, the blue color filter material 13B, as shown in FIG. It is preferable to apply using an inkjet method.
[0067]
Next, as shown in FIG. 17C, after a photoresist 17 is applied, partial exposure is performed using a photomask or the like corresponding to the position where the blue pixel is formed. The area of partial exposure is preferably about 30 μm × 100 μm as an example.
Next, as shown in FIG. 17D, it is preferable to develop and remove the exposed blue color filter material 13B after developing the unexposed photoresist 17 in accordance with the lithography method.
[0068]
Next, after removing the photoresist 17 once to form the blue pixel 13B, the same operation as that for the blue color filter material is repeated for another color filter material, for example, the red color filter material 13R, so that the red pixel 13R. Is preferably formed.
[0069]
Subsequently, the same operation as that for the blue color filter material is repeated for the remaining color filter materials, for example, the green color filter material and the black matrix material, and the filter element 3 as shown in FIG. It is preferable to do.
[0070]
(2) Heat treatment and protection film formation
Next, in order to dry the formed filter element 3 completely, it is preferable to perform a heat treatment for a predetermined time at a predetermined temperature.
Thereafter, as shown in FIG. 17F, a protective film 4 is formed to protect the filter element 3 and the like and to flatten the surface of the color filter 1. In forming the protective film 4, it is preferable to apply the above-described liquid material discharge method according to the present invention. If it does so, the waste of the liquid material for forming the protective film 4 can be suppressed.
That is, it is preferable to use the coating method using the ink jet system described in the first embodiment and the coating apparatus using the ink jet system described in the second embodiment.
[0071]
(3) Color filter configuration
In the color filter 1 obtained as described above, a plurality of filter elements 3 are formed in a dot pattern, in this embodiment, a dot matrix, on the surface of a rectangular substrate 2 made of glass, plastic, or the like.
The filter element 3 is any one of R (red), G (green), and B (blue), or any one of Y (yellow), M (magenta), and C (cyan). In the color filter 1, the filter elements 3 of the respective colors are arranged in a predetermined arrangement. For example, as shown in FIG. 18 (a), a so-called stripe arrangement in which the columns of the matrix are all the same color, and as shown in FIG. The three color arrangements (so-called mosaic arrangement), the arrangement of the filter elements 3 as shown in FIG. 18C is made different, and any three adjacent color filter elements 3 are RGB pixels or YMC pixels. (So-called delta arrangement).
[0072]
The size of the color filter 1 is not particularly limited, and may be a rectangle having a diagonal length of 1.8 inches (4.57 cm), for example. Although the size of one filter element 3 is not particularly limited, for example, it can be a rectangle having a width of 10 μm to 100 μm and a length of 50 μm to 200 μm. An interval between the filter elements 3, a so-called inter-element pitch, can be set to 50 μm or 75 μm, for example.
When this color filter 1 is used as an optical element for full-color display such as a liquid crystal display device, it is preferable to form one pixel with three filter elements 3 corresponding to RGB pixels or YMC pixels as one unit. It is preferable to perform full color display by selectively allowing light emitted from a liquid crystal display device or the like to pass through any one of RGB pixels or YMC pixels in one pixel, or a combination thereof. . At this time, it is possible to prevent color mixing and improve contrast by forming the black mask 13BK from a resin material that does not substantially transmit light.
[0073]
Further, since the above-described color filter 1 is inexpensive to manufacture and economically advantageous, the color filter 1 is preferably cut out from the mother substrate 12 having a large area shown in FIG. That is, in the plurality of color filter forming regions 11 set in the mother substrate 12, a pattern for one color filter 1 is formed on each surface, and then a cutting groove around the color filter forming region 11. Preferably, the color filter 1 is formed by cutting the mother substrate 12 along the grooves.
[0074]
(4) Use example of color filter
A liquid crystal display device can be configured using the color filter 1 described above. The configuration and manufacturing method of the liquid crystal display device can be known in general, but as an example, a liquid crystal display device 170 as shown in FIG. 20 can be obtained. The liquid crystal display device 170 includes, from below, a first polarizing plate 175, a first substrate 182, a reflective film 174, a first electrode 181, a first alignment plate 180, and a liquid crystal element 179. In addition, a second alignment plate 178, a second electrode 177, a color filter 176, a second substrate 172, and a first polarizing plate 171 are stacked, and the periphery is sealed with a sealing material 173. This is the structure.
[0075]
Then, a drive IC 183 mounted around the liquid crystal display device 170 allows a simple matrix passive method, an active method using a TFD (Thin Film Diode) element as a switching element, or an active method using a TFT (Thin Film Transistor) element as a switching element. Depending on the method or the like, the liquid crystal element 179 can operate to perform full color display. Further, the liquid crystal display device 170 is provided with backlights 186 and 187 below the first polarizing plate 175 so that a clearer image or the like can be obtained. The liquid crystal display device 170 may be a transflective type as shown in FIG. 20, a transmissive type in which a light transmitting portion is provided on a substrate, or a fully reflective type.
[0076]
[Sixth Embodiment]
The sixth embodiment is a method of manufacturing an electroluminescence device by an ink jet method to which the liquid material discharge method according to the first embodiment is applied. In such a method for manufacturing an electroluminescence device, the electroluminescence material is ejected from the nozzle of the droplet ejection head while rotating the substrate of the electroluminescence device, and the ejection amount is changed in accordance with the application position on the substrate. It is said.
In the following description, parts different from the above-described embodiment are mainly described, and descriptions of common parts may be omitted as appropriate.
[0077]
(1) Manufacturing method of electroluminescence device
A process of manufacturing an active matrix electroluminescence display device will be described as shown in a schematic drive circuit in FIG.
First, as shown in FIG. 22A, a silicon oxide film is formed on a transparent display substrate 102 by a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method using tetraethoxysilane (TEOS) or oxygen gas as a source gas. A base protective film (not shown) made of is formed. At that time, the thickness of the undercoat protective film is preferably set to a value within the range of about 2,000 to 5,000 angstroms.
Next, the temperature of the display substrate 102 is set to about 350 ° C., and a semiconductor film 120a which is an amorphous silicon film of angstrom is formed on the surface of the base protective film by plasma CVD. At this time, the thickness of the silicon film is preferably set to a value in the range of about 300 to 700 angstroms.
Thereafter, a crystallization step such as laser annealing or solid phase growth is performed on the semiconductor film 120a to crystallize the semiconductor film 120a into a polysilicon film.
[0078]
(2) Formation of TFT
Next, as shown in FIG. 22B, a resist material is applied by the above-described method for discharging a liquid according to the present invention, and the semiconductor film 120a is formed using a desired mask obtained by exposing and developing the resist film. By patterning, an island-shaped semiconductor film 120b is formed. In this way, the resist material can be applied without waste. Subsequently, a gate insulating film 121a made of a silicon oxide film or a nitride film is formed by plasma CVD using TEOS or oxygen gas as a source gas on the surface of the display substrate 102 on which the semiconductor film 120b is formed. At that time, the thickness of the gate insulating film 121a is preferably set to a value within a range of about 600 to 1,500 angstroms.
The semiconductor film 120b serves as a channel region and a source / drain region of the current thin film transistor 110. However, the semiconductor film 120b serves as a channel region and a source / drain region of the switching thin film transistor 109 (see FIG. 21) at different cross-sectional positions. A semiconductor film is also formed. In the manufacturing process shown in FIG. 22, two types of switching thin film transistors and current thin film transistors are formed at the same time. Since they are formed in the same procedure, only the current thin film transistor 110 will be described below, and the switching thin film transistors will be described. Is omitted.
[0079]
Next, as shown in FIG. 22C, a conductive film such as aluminum or tantalum is formed by sputtering, and then a resist material is applied by the above-described liquid material discharge method according to the present invention, and the resist film is exposed. The gate electrode 110A is formed by patterning the conductive film using a desired mask obtained by development. Also in this case, the resist material can be applied without waste. In this state, it is preferable to implant impurities such as high-temperature phosphorus ions to form the source / drain regions 110a and 110b in the semiconductor film 120b in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 110A. Note that a portion where no impurity is introduced becomes the channel region 110c.
Next, as shown in FIG. 22D, after an interlayer insulating film 122 is formed, contact holes 123 and 124 are formed, and relay electrodes 126 and 127 are embedded in the contact holes 123 and 124.
[0080]
Further, as shown in FIG. 22E, the signal line 104, the common power supply line 105, and the scanning line 103 (not shown in FIG. 22) are formed over the interlayer insulating film 122. Then, an interlayer insulating film 130 is formed so as to cover the upper surface of each wiring, and a contact hole 132 is formed at a position corresponding to the relay electrode 126. After forming an ITO film so as to fill the contact hole 132, a resist material is applied to the ITO film by the liquid discharge method according to the present invention, and a desired mask obtained by exposing and developing the resist film is formed. By using the ITO film for patterning, the pixel electrode 111 electrically connected to the source / drain region 110 a is formed at a predetermined position surrounded by the signal line 104, the common power supply line 105, and the scanning line 103. Also in this case, the resist material can be applied without waste.
Here, the coating method using the ink jet system described in the first embodiment and the coating apparatus using the ink jet system described in the second embodiment are used to form a resist material having a uniform film thickness. A coating film can be obtained. In addition, since the resist material to be discarded can be reduced, it is advantageous both in terms of environment and economy.
[0081]
(3) Discharge of electroluminescent material
Next, as shown in FIG. 23, a plurality of electroluminescent materials are ejected onto the display substrate 102 that has been subjected to pretreatment by changing the ejection amount in accordance with the application position by an inkjet method. That is, a plurality of electroluminescent materials are sequentially ejected from corresponding nozzle rows. Here, as shown in FIG. 23A, with the upper surface of the display substrate 102 on which the pretreatment is performed facing upward, an electro-layer for forming a hole injection layer 113A corresponding to the lower layer portion of the light-emitting element 140 is formed. The luminescent material 140A, for example, polyphenylene vinylene, 1,1-bis- (4-N, N-ditolylaminophenyl) cyclohexane, tris (8-hydroxyquinolinol) aluminum, etc. is discharged using an ink jet type coating apparatus. The film is selectively applied in a region at a predetermined position surrounded by the step 135. In addition, it is preferable that this electroluminescent material 140A is a precursor of the state melt | dissolved in the solvent as a functional liquid.
[0082]
Next, as illustrated in FIG. 23B, heating, light irradiation, or the like is performed to evaporate the solvent contained in the electroluminescent material 140A, so that a solid thin hole injection layer 113A is formed over the pixel electrode 111. Then, FIGS. 23A and 23B are repeated as many times as necessary to form a hole injection layer 113A having a sufficient thickness as shown in FIG. 23C. Subsequently, as shown in FIG. 24A, an electroluminescent material 140B for forming an organic semiconductor film 113B on the upper layer portion of the light emitting element 113 with the upper surface of the display substrate 102 facing upward, for example, cyano Polyphenylene vinylene, polyphenylene vinylene, and polyalkylphenylene are ejected by an ink jet method, and are selectively applied in a region surrounded by the step 135. In addition, it is preferable that the electroluminescent material 140B to be used is an organic fluorescent material in the state melt | dissolved in the solvent as a functional liquid.
[0083]
Next, as shown in FIG. 24B, heating, light irradiation, or the like is performed to evaporate the solvent contained in the electroluminescent material 140B, so that a solid thin organic semiconductor film 113B is formed over the hole injection layer 113A. To do.
24A and 24B is repeated a plurality of times to form an organic semiconductor film 113B having a sufficient thickness as shown in FIG. 24C, and the hole injection layer 113A and the organic The electroluminescent light emitting element 113 is configured by the semiconductor film 113B.
Therefore, the film thickness distribution in the planar direction is reduced, and as a result, an electroluminescent layer having uniform light emission characteristics in the planar direction can be obtained. Further, with this configuration, it is possible to reduce color mixing at the boundary line between adjacent regions.
[0084]
(4) Formation of reflective electrode
Finally, as shown in FIG. 24D, the reflective electrode (counter electrode) 112 is formed on the entire surface of the display substrate 102 or in a stripe shape. By forming the reflective electrode in this manner, an electroluminescent device having a sandwich structure can be manufactured.
[0085]
(5) Modification of electroluminescence device
As a modification of the above-described electroluminescence manufacturing apparatus, three types of light emitting pixels corresponding to RGB pixels or YMC pixels are formed in a stripe shape formed in a strip shape, or as described above, a light emitting layer for each pixel by a drive IC. Any configuration such as an active matrix type display device provided with a transistor for controlling a current flowing in the semiconductor device or a passive matrix type can be suitably employed.
[0086]
[Seventh Embodiment]
The seventh embodiment divides the region of the substrate on which the liquid material is applied into at least two, and the droplets are discharged so that the discharge amount of the liquid material in any one of the divided regions is larger than the other regions. After the liquid material is discharged from the nozzle row 154 of the discharge head 151 while changing the discharge amount corresponding to the application position on the substrate 155, the liquid material is diffused in a certain direction by the knife edge 152 and applied. Is a coating film 160 having a uniform thickness.
That is, in place of the droplet discharge head having the nozzles used in the first embodiment, a droplet discharge head 151 having a nozzle row 154 and a knife edge 152 as shown in FIG. It is preferable that the resist material is discharged in a strip shape while changing the discharge amount in the horizontal direction, and moved on the substrate 155 to apply the liquid material non-uniformly. Next, the diffusion of the liquid material applied non-uniformly in this way is continuously performed by the knife edge 152 provided at the rear position in the traveling direction of the nozzle row 154.
It is also preferable that the nozzle row 154 of the droplet discharge head 151 and the knife edge 152 are operated by providing a separate drive unit. Further, the knife edge 152 only moves on the substrate 155 in a certain direction. Instead, it is also preferable to reciprocate or rotate.
In the seventh embodiment, it is also preferable to carry out a rotation process using a spin coater or the like after the liquid diffusion process in order to ensure the final adjustment of the film thickness of the resist material and the flatness.
[0087]
[Other Embodiments]
Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to the above-described first to seventh embodiments. For example, embodiments having any other specific structure and shape can be provided as long as the object of the present invention can be achieved, including modifications as described below.
That is, the liquid material discharge method and the liquid material discharge apparatus according to the present invention are not limited to the above-described resist coating apparatus, color filter manufacturing apparatus, or electroluminescence apparatus manufacturing apparatus, but plasma. It can also be used for various electro-optical devices such as a display panel, FED (Field Emission Display), electrophoresis apparatus, thin cathode ray tube, CRT (Cathode-Ray Tube).
Further, according to the liquid material discharge method and the liquid material discharge device according to the present invention, the present invention can also be applied to manufacturing processes of various substrates included in the electro-optical device.
[0088]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the liquid material discharge method and discharge apparatus of the present invention, the film thickness distribution is small and uniform by changing the liquid material discharge amount corresponding to the application position of the substrate. As a result, a coating film having a thickness can be obtained, and the waste of the applied liquid material is reduced, so that the use efficiency can be remarkably increased. More specifically, the film thickness distribution of the liquid film is within ± 2%, depending on more suitable coating conditions, within ± 1%, and depending on more suitable coating conditions, ± 0.5%. It became possible to control to a value within. Further, the usage efficiency in the discharge amount of the liquid material can be set to a value of 20% or more, a value of 50% or more depending on more preferable application conditions, and a value of 80% or more depending on more preferable application conditions. Became. Therefore, the liquid material discharge method and discharge device of the present invention are expected to be suitably used for, for example, forming a coating film made of a resist material or a protective film material, or forming an alignment film in a liquid crystal display device or the like. .
In addition, the liquid material discharge method and discharge apparatus of the present invention can provide a coating film having a relatively uniform thickness even when a diffusion step is not particularly provided. Is preferred.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is a perspective view schematically showing a main part of a liquid droplet ejection head constituting a liquid material ejection device according to the present invention, and FIG. 1 (b) is a schematic view of FIG. It is b line sectional drawing.
FIGS. 2A and 2B are side views showing a main part of a spin coater constituting a liquid material discharge device according to the present invention with a part omitted, and FIG. 2B is a plan view of a mounting plate.
FIG. 3 is a perspective view showing a droplet discharge head and an enlarged view of a main part thereof.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a liquid material discharge apparatus according to the present invention.
FIGS. 5A and 5B schematically show a procedure for dropping a liquid material from a droplet discharge head and applying it to a substrate. FIG. 5A shows a state immediately after discharging the liquid material, FIG. (A) is a figure which shows the state which apply | coated to the board | substrate and formed the coating film.
FIG. 6 is a functional block diagram showing a configuration of a host computer.
FIGS. 7A and 7B are perspective views showing an application region of a divided substrate, and FIG. 7B is a plan view schematically showing a state in which a liquid material is discharged by changing the discharge amount to the application region of the divided substrate. FIG.
8A is a relationship between the distance x from the center of rotation of the substrate and the discharge amount Y of the liquid material, and FIG. 8B is a relationship between the distance x and the rate of change y of the discharge amount Y with respect to the distance x. It is a graph which shows an example.
9A is a relationship between the distance x from the center of rotation of the substrate and the discharge amount Y of the liquid substance, and FIG. 9B is a relationship between the distance x and the rate of change y of the discharge amount Y with respect to the distance x. It is a graph which shows another example.
10A is a relationship between the distance x from the center of rotation of the substrate and the discharge amount Y of the liquid material, and FIG. 10B is a relationship between the distance x and the rate of change y of the discharge amount Y with respect to the distance x. It is a graph which shows another example.
11A is a graph showing the relationship between the distance x from the center of rotation of the substrate and the discharge amount Y of the liquid substance, and FIG. 11B is a graph showing yet another example of the relationship between the distance x and the discharge amount Y. FIG. It is.
FIG. 12 is a diagram schematically illustrating an example of an arrangement relationship between three droplet discharge heads and a substrate.
FIG. 13 is a plan view showing a rectangular substrate and a state in which the substrate is rotated by a broken line.
FIG. 14 is a diagram schematically illustrating an example of an arrangement relationship between each droplet discharge head and a substrate when three droplet discharge heads are arranged at different inclination angles.
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a liquid material discharge apparatus according to a second embodiment of the liquid material discharge apparatus of the present invention.
FIG. 16 is a plan view showing an example of a sample table.
FIG. 17 is a diagram for explaining a manufacturing process of a color filter.
FIG. 18 is a diagram illustrating an arrangement example of filter elements in a color filter.
FIG. 19 is a diagram for explaining a mother substrate in a color filter manufacturing process;
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a liquid crystal display device.
FIG. 21 is a diagram showing a drive circuit in an active matrix electroluminescence display device.
FIG. 22 is a drawing for explaining a manufacturing step of the electroluminescent device (part 1);
FIG. 23 is a diagram for explaining the manufacturing process for the electroluminescent device (part 2);
FIG. 24 is a diagram for explaining the manufacturing process for the electroluminescent device (part 3);
FIG. 25 is a diagram provided for explaining a coating method using a knife coater.
FIG. 26 is a diagram for explaining a conventional coating method (No. 1).
FIG. 27 is a diagram for explaining a conventional coating method (part 2);
FIG. 28 is a diagram for explaining a conventional coating method (No. 3).
FIG. 29 is a diagram for explaining a conventional coating method (No. 4).
FIG. 30 is a drawing for explaining the conventional coating method (No. 5).
[Explanation of symbols]
1: Color filter
8: Droplet
12, 26, 46: substrate
14: Mounting plate
15: Rotating shaft
22, 58: Droplet discharge head
27a, 58a: Nozzle
24: Spin coater
27: Nozzle row
40: Control unit
41: Piezoelectric element
50: Liquid material discharge device
51: Sample stage
52: Housing
54: Waste liquid pipe
55: Exhaust pipe
56: Liquid container
57: Pressurized tank
60: Host computer
61: CPU
62: ROM
63: RAM
64: Input / output control device
170: Liquid crystal display device
183: Drive IC
186, 187: Backlight

Claims

複数のノズルからなるノズル列を有する複数の液滴吐出ヘッドのノズルから液状物を吐出させ、基板に対して塗布する液状物の吐出方法において、
前記基板の特定位置からの距離に応じて、前記複数の液滴吐出ヘッド毎に、前記基板の基準半径方向に対する前記ノズル列の配列方向の傾斜角度を調節し
前記基板の塗布領域を少なくとも二つに分割し、当該分割したいずれか一つの領域に対する液状物の吐出量を、分割したその他の領域よりも多くすることを特徴とする液状物の吐出方法。In a liquid material discharge method of discharging a liquid material from nozzles of a plurality of droplet discharge heads having a nozzle row composed of a plurality of nozzles and applying the liquid material to a substrate,
According to the distance from the specific position of the substrate, for each of the plurality of droplet discharge heads, an inclination angle in the arrangement direction of the nozzle row with respect to a reference radial direction of the substrate is adjusted to provide at least two coating regions on the substrate. And a discharge amount of the liquid material to any one of the divided regions is larger than that of the other divided regions.

前記基板に対する液状物の吐出量を段階的にまたは連続的に変化させることを特徴とする請求項１に記載の液状物の吐出方法。 The method for discharging a liquid material according to claim 1, wherein the discharge amount of the liquid material to the substrate is changed stepwise or continuously.

前記液状物の吐出量を、前記基板の特定位置からの距離に比例させることを特徴とする請求項１または２に記載の液状物の吐出方法。 The method for discharging a liquid material according to claim 1, wherein the discharge amount of the liquid material is proportional to a distance from a specific position of the substrate.

前記液状物を塗布する各領域に対して、それぞれ異なる液滴吐出ヘッドを用いて液状物を塗布することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液状物の吐出方法。 The liquid material discharge method according to claim 1, wherein the liquid material is applied to each region to which the liquid material is applied using a different droplet discharge head.

前記液滴吐出ヘッドを移動させながら前記液状物を塗布することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液状物の吐出方法。 The method for discharging a liquid material according to claim 1, wherein the liquid material is applied while moving the droplet discharge head.

前記液滴吐出ヘッドと前記基板との距離および前記基板の移動速度に応じて、前記液滴吐出ヘッドの吐出動作を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液状物の吐出方法。 The discharge operation of the droplet discharge head is controlled according to the distance between the droplet discharge head and the substrate and the moving speed of the substrate. Liquid discharge method.

液状物を吐出させて、基板に対して塗布するための液状物の吐出装置において、
複数のノズルからなるノズル列を有する複数の液滴吐出ヘッドと、
吐出量調節手段と、を備え、
前記基板の特定位置からの距離に応じて、前記複数の液滴吐出ヘッド毎に、前記基板の基準半径方向に対する前記ノズル列の配列方向の傾斜角度が変えてあり、
当該吐出量調節手段が、前記基板の液状物を塗布する領域を少なくとも二つに分割した場合に、分割したいずれか一つの領域に対する液状物の吐出量を、分割したその他の領域よりも多く制御することを特徴とする液状物の吐出装置。In a liquid material discharge apparatus for discharging a liquid material and applying it to a substrate,
A plurality of liquid droplet ejection heads having a nozzle row composed of a plurality of nozzles;
A discharge amount adjusting means,
In accordance with the distance from the specific position of the substrate, the inclination angle of the array direction of the nozzle row with respect to the reference radial direction of the substrate is changed for each of the plurality of droplet discharge heads,
When the discharge amount adjusting means divides the liquid application area of the substrate into at least two areas, the discharge quantity of the liquid substance in any one of the divided areas is controlled more than the other divided areas. A liquid material discharge device.