JP4333502B2 - Droplet discharge device - Google Patents
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Description
本発明は、フラッシングエリアを有した液滴吐出装置に関する。 The present invention relates to a droplet discharge equipment having a flushing area.
従来、薄膜形成技術としては、薄膜塗布法の一つであるスピンコート法が一般的に用いられている。このスピンコート法は、塗布液を基板上に滴下した後に、基板を回転させて遠心力により基板全面に塗布を行い、薄膜を形成する方法であり、回転数及び回転保持時間、あるいは塗布液の粘度などによって膜厚を制御するものである。このようなスピンコート法は、例えば半導体製造工程等に用いられるフォトレジスト膜やSOG(スピンオングラス)等の層間絶縁膜の形成、液晶装置製造工程等におけるオーバーコート膜(平坦化膜)や配向膜の形成、さらには光ディスク等の製造工程における保護膜の形成等に広く用いられている。 Conventionally, as a thin film forming technique, a spin coating method, which is one of thin film coating methods, is generally used. This spin coating method is a method of forming a thin film by rotating the substrate and applying the entire surface of the substrate by centrifugal force after dropping the coating solution onto the substrate. The film thickness is controlled by viscosity or the like. Such a spin coating method includes, for example, formation of a photoresist film used in a semiconductor manufacturing process or the like, an interlayer insulating film such as SOG (spin on glass), an overcoat film (planarization film) or an alignment film in a liquid crystal device manufacturing process or the like. Is widely used for forming a protective film in the manufacturing process of an optical disk or the like.
ところが、このスピンコート法では、供給された塗布液の大半が飛散してしまうため、多くの塗布液を供給する必要があるとともに無駄が多く、生産コストが高くなるといった不都合があった。また、基板を回転させるため、遠心力により塗布液が内側から外側へと流動し、外周領域の膜厚が内側よりも厚くなる傾向があるため、膜厚が不均一になるといった不都合もあった。
これらの対策のため、近年、いわゆるインクジェット法によって基板上に塗布液を塗布し、薄膜を形成する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この技術は、相対移動手段によってインクジェットのノズルを基板に対して直線的に相対移動させ、これによって塗布液を、角型基板上に均一に塗布できるようにしたものである。
However, in this spin coating method, since most of the supplied coating solution is scattered, it is necessary to supply a large amount of coating solution, and there is a disadvantage that the production cost is increased. In addition, since the substrate is rotated, the coating liquid flows from the inside to the outside due to centrifugal force, and the film thickness in the outer peripheral region tends to be thicker than the inside. .
In recent years, a technique for forming a thin film by applying a coating solution on a substrate by a so-called inkjet method has been proposed for these measures (see, for example, Patent Document 1). In this technique, an inkjet nozzle is linearly moved relative to a substrate by a relative moving means so that a coating liquid can be uniformly applied onto a square substrate.
しかしながら、前記のインクジェット塗布法による技術では、形成する薄膜の膜厚を十分均一にし得ないといった不都合がある。
すなわち、一般にインクジェット法で配する液状体(インク)では、これに流動性を持たせてノズルまでの供給やノズルからの吐出を可能にするため、固形分である膜材料が溶媒に溶解され又は分散媒に分散させられて形成されている。したがって、図5(a)に示すようにこのような溶媒や分散媒を含んだ液状体が、基板1上に吐出され薄膜状に配され(塗布され)ると、液状体からなる膜2は塗布直後、その周辺部(エッジ部)2aに表面張力によって図5(a)中矢印Aで示すような内側に縮まろうとする力が生じる。
However, the technique using the ink jet coating method has a disadvantage that the thickness of the thin film to be formed cannot be made sufficiently uniform.
That is, in the case of a liquid material (ink) generally distributed by an ink jet method, the film material which is a solid content is dissolved in a solvent in order to make it flowable so that it can be supplied to the nozzle and discharged from the nozzle. It is formed by being dispersed in a dispersion medium. Accordingly, as shown in FIG. 5 (a), when a liquid material containing such a solvent or dispersion medium is discharged onto the
また、このような力とは別に、膜2表面の近傍では、膜2から蒸発した溶媒又は分散媒の蒸気の濃度が膜2の中央部2bの直上で高く、周辺部2aの直上で拡散により低くなっている。したがって、表面近傍の蒸気濃度が高い中央部2bでは溶媒(分散媒)の蒸発が起こりにくく、蒸気濃度の低い周辺部2aでは蒸発が起こり易くなっていることにより、膜2内では溶媒(分散媒)の対流が、図5(b)中矢印Bで示すように中央部2b側から周辺部2a側に向かって起こる。
In addition to this force, in the vicinity of the surface of the
結果として図5(b)に示したように液状体(膜2)がノズルからの着弾位置より内側に引き寄せられ、かつ溶媒(分散媒)の対流により溶質もしくは分散質が周辺部へ移動するため、膜厚が厚くなってしまう。そして、このようにして周辺部2aの膜厚が中央部の膜厚より厚くなると、当然ながら硬化後得られる膜2はその全体の膜厚の均一性が損なわれてしまう。したがって、この膜2を液晶装置の各膜、例えば配向膜やカラーフィルタ上に形成するオーバーコート膜などに用いた場合に、特にそのエッジ部2aにおいて液晶の配向ムラや色ムラが生じることがある。
As a result, as shown in FIG. 5B, the liquid (film 2) is attracted to the inside from the landing position from the nozzle, and the solute or dispersoid moves to the peripheral portion by the convection of the solvent (dispersion medium). The film thickness becomes thick. And when the film thickness of the
このような背景のもとに、基板上に塗布された液状体の近傍に溶媒(又は分散媒)の蒸気を供給する、溶剤蒸気供給機構を有した液滴吐出装置(薄膜形成装置)が提供されている(例えば、特許文献2参照)。
溶剤蒸気供給機構によって基板上に溶剤(溶媒又は分散媒)の蒸気を供給することにより、液状体からなる塗布膜の中央部直上と周辺部直上での蒸気濃度の差を少なくすることができ、したがってこの蒸気濃度の差に起因して周辺部の膜厚が中央部の膜厚より厚くなり、得られる膜全体の厚さの均一性が損なわれるのを、防止することができる。
By supplying the vapor of the solvent (solvent or dispersion medium) onto the substrate by the solvent vapor supply mechanism, the difference in vapor concentration between the central portion and the peripheral portion of the coating film made of a liquid material can be reduced. Therefore, it is possible to prevent the thickness of the peripheral portion from becoming thicker than the thickness of the central portion due to the difference in the vapor concentration, and the uniformity of the thickness of the entire obtained film from being impaired.
しかしながら、前記の液滴吐出装置(薄膜形成装置)にあっては、溶剤蒸気供給機構を設けることで、装置全体が大型化してしまうと同時に複雑化してしまい、装置コストが高くなるといった改善すべき課題がある。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、形成する膜全体の厚さを均一にすることができ、しかも装置の大型化や複雑化を抑えて装置構成を簡略化した、液滴吐出装置とこれを用いた薄膜形成方法とを提供することにある。
However, in the above-described droplet discharge device (thin film forming device), by providing the solvent vapor supply mechanism, the entire device becomes large and complicated at the same time, and the device cost should be improved. There are challenges.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make the thickness of the entire film to be uniform uniform and to simplify the apparatus configuration while suppressing the increase in size and complexity of the apparatus. An object of the present invention is to provide a liquid droplet ejection apparatus and a thin film forming method using the same.
しかしながら、前記の液滴吐出装置(薄膜形成装置)にあっては、溶剤蒸気供給機構を設けることで、装置全体が大型化してしまうと同時に複雑化してしまい、装置コストが高くなるといった改善すべき課題がある。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、形成する膜全体の厚さを均一にすることができ、しかも装置の大型化や複雑化を抑えて装置構成を簡略化した、液滴吐出装置を提供することにある。
However, in the above-described droplet discharge device (thin film forming device), by providing the solvent vapor supply mechanism, the entire device becomes large and complicated at the same time, and the device cost should be improved. There are challenges.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make the thickness of the entire film to be uniform uniform and to simplify the apparatus configuration while suppressing the increase in size and complexity of the apparatus. phased, it is to provide a liquid droplet ejection equipment.
この液滴吐出装置によれば、通常、装置の一部として設けられるフラッシングエリアの第1の容器に、前記液滴中の溶媒あるいは分散媒と同じ溶媒あるいは分散媒を貯留する第2の容器を接続し、この第2の容器内の溶媒あるいは分散媒を前記第1の容器内に移送する移送手段を設けただけであるので、装置の大型化や複雑化が抑えられ、装置構成が簡略なものとなる。
また、この移送手段によって第2の容器からここに貯留した溶媒あるいは分散媒を前記第1の容器内に移送し、該第1の容器内にて移送された溶媒あるいは分散媒を蒸発させることにより、基体上に吐出した液滴からなる塗布膜の、中央部直上と周辺部直上での溶媒(あるいは分散媒)蒸気濃度の差を少なくすることができ、したがってこの蒸気濃度の差に起因して周辺部の膜厚が中央部の膜厚より厚くなり、得られる膜全体の厚さの均一性が損なわれるのを防止することが可能になる。
According to this droplet discharge device, the second container for storing the same solvent or dispersion medium as the solvent or dispersion medium in the droplets is usually provided in the first container in the flushing area provided as a part of the device. Since only connecting means is provided to transfer the solvent or dispersion medium in the second container into the first container, the apparatus can be prevented from being enlarged and complicated, and the apparatus configuration can be simplified. It will be a thing.
Further, by this transfer means, the solvent or dispersion medium stored here is transferred from the second container into the first container, and the solvent or dispersion medium transferred in the first container is evaporated. The difference in the solvent (or dispersion medium) vapor concentration between the central portion and the peripheral portion of the coating film composed of droplets discharged onto the substrate can be reduced, and therefore, this difference in vapor concentration It becomes possible to prevent the thickness of the peripheral part from becoming thicker than the film thickness of the central part and to prevent the uniformity of the thickness of the entire film to be obtained.
前記液滴吐出装置においては、前記移送手段が、前記第2の容器を前記第1の容器より上に昇降可能に上昇させることのできる昇降手段によって構成されているのが好ましい。
このようにすれば、第2の容器内に貯留された溶媒(あるいは分散媒)を、その自重によって第1の容器内に移送せしめることができ、したがって移送手段の装置構成が極めて簡略になる。
In the droplet discharge device, it is preferable that the transfer means is constituted by an elevating means that can raise and lower the second container above the first container.
In this way, the solvent (or dispersion medium) stored in the second container can be transferred into the first container by its own weight, and thus the apparatus configuration of the transfer means is extremely simplified.
また、前記液滴吐出装置においては、前記フラッシングエリアは前記ステージの移動軸に対して両方の側方に設けられており、これらフラッシングエリアにはそれぞれ前記第1の容器が設けられ、これら第1の容器にはそれぞれ前記第2の容器が接続されているのが好ましい。
このようにすれば、ステージ上に置かれる基体の両側にフラッシングエリアが設けられるので、基体上にはその両側からほぼ均等に溶媒(あるいは分散媒)の蒸気が送られてくるようになり、したがって蒸気濃度がほぼ均一になることで、得られる膜全体の厚さがより均一になる。
In the droplet discharge device, the flushing area is provided on both sides with respect to the moving axis of the stage, and the first container is provided in each of these flushing areas. Each of the containers is preferably connected to the second container.
In this way, since the flushing areas are provided on both sides of the substrate placed on the stage, the vapor of the solvent (or dispersion medium) is sent almost evenly from both sides of the substrate. By making the vapor concentration substantially uniform, the thickness of the entire film obtained becomes more uniform.
また、前記液滴吐出装置においては、前記ステージとフラッシングエリアと液滴吐出ヘッドとが、同じ閉空間内に配設されているのが好ましい。
このようにすれば、溶媒(あるいは分散媒)をフラッシングエリアの第1の容器内に移送してそこで蒸発させることにより、閉空間内をほぼ均一な蒸気濃度にすることができ、したがって得られる膜全体の厚さをより均一にすることが可能になる。
In the droplet discharge device, it is preferable that the stage, the flushing area, and the droplet discharge head are arranged in the same closed space.
In this way, the solvent (or dispersion medium) is transferred into the first container in the flushing area and evaporated there, whereby the inside of the closed space can be made to have a substantially uniform vapor concentration, and thus the obtained film The overall thickness can be made more uniform.
また、前記液滴吐出装置においては、前記第1の容器に加熱手段が設けられていてもよい。
このようにすれば、第1の容器内に移送された溶媒(あるいは分散媒)を、加熱手段で加熱することでその蒸発速度を速めることができ、したがって基体上の溶媒(あるいは分散媒)の蒸気濃度を、所望の濃度にまで迅速に高めることが可能になる。
In the droplet discharge device, the first container may be provided with a heating unit.
In this way, the evaporation rate of the solvent (or dispersion medium) transferred into the first container can be increased by heating with the heating means, and thus the solvent (or dispersion medium) on the substrate can be accelerated. The vapor concentration can be quickly increased to the desired concentration.
本発明の薄膜形成方法は、基体を載置するステージの上方に設けられた液滴吐出ヘッドから、基体上に薄膜形成材料の液滴を吐出し、基体上の所望位置に薄膜を形成する方法において、前記フラッシングエリアに、前記液滴吐出ヘッドからのフラッシングによる液滴を受ける第1の容器を設け、この第1の容器に第2の容器を接続しておき、前記第2の容器に、前記液滴吐出ヘッドから吐出される液滴中の溶媒あるいは分散媒と同じ溶媒あるいは分散媒を貯留しておくとともに、該第2の容器を前記第1の容器内に連通させておき、前記基体上への液滴の吐出に先立ちまたはその吐出と吐出との間に、前記第2の容器からここに貯留した溶媒あるいは分散媒を前記第1の容器内に移送し、該第1の容器内にて移送された溶媒あるいは分散媒を蒸発させることを特徴としている。 The thin film forming method of the present invention is a method of forming a thin film at a desired position on a substrate by discharging droplets of a thin film forming material onto the substrate from a droplet discharge head provided above a stage on which the substrate is placed. In the flushing area, a first container for receiving liquid droplets from the liquid droplet ejection head is provided, and a second container is connected to the first container, and the second container is connected to the second container, The same solvent or dispersion medium as the solvent or dispersion medium in the droplets ejected from the droplet ejection head is stored, and the second container is communicated with the first container, and the base body Prior to or between the discharge of the droplets on the top, the solvent or dispersion medium stored here is transferred from the second container into the first container, and the inside of the first container The solvent or dispersion medium transferred in It is characterized by causing emitted.
この薄膜形成方法によれば、第2の容器からここに貯留した溶媒あるいは分散媒を前記第1の容器内に移送し、該第1の容器内にて移送された溶媒あるいは分散媒を蒸発させることにより、基体上に吐出した液滴からなる塗布膜の、中央部直上と周辺部直上での溶媒(あるいは分散媒)蒸気濃度の差を少なくすることができ、したがってこの蒸気濃度の差に起因して周辺部の膜厚が中央部の膜厚より厚くなり、得られる膜全体の厚さの均一性が損なわれるのを防止することが可能になる。
また、通常、液滴吐出装置の一部として設けられるフラッシングエリアの第1の容器に、前記液滴中の溶媒あるいは分散媒と同じ溶媒あるいは分散媒を貯留する第2の容器を接続し、この第2の容器内の溶媒あるいは分散媒を前記第1の容器内に移送し、蒸発させるようにしたので、この方法を実施するのに用いられる液滴吐出装置の大型化や複雑化を抑え、その装置構成を簡略なものにすることができる。
According to this thin film forming method, the solvent or dispersion medium stored here is transferred from the second container into the first container, and the solvent or dispersion medium transferred in the first container is evaporated. This makes it possible to reduce the difference in the vapor concentration of the solvent (or dispersion medium) in the coating film composed of the droplets discharged on the substrate immediately above the central portion and immediately above the peripheral portion. Thus, the film thickness of the peripheral part becomes thicker than the film thickness of the central part, and it is possible to prevent the uniformity of the thickness of the entire film obtained from being impaired.
In addition, a second container for storing the same solvent or dispersion medium as the solvent or dispersion medium in the droplets is usually connected to a first container in a flushing area provided as a part of the droplet discharge device. Since the solvent or dispersion medium in the second container is transferred into the first container and evaporated, the increase in size and complexity of the droplet discharge device used for carrying out this method is suppressed, The apparatus configuration can be simplified.
以下、本発明を詳しく説明する。
図1は、本発明の液滴吐出装置の一例を示す図であり、図1において符号30は液滴吐出装置である。この液滴吐出装置30は、ベース31、基板移動手段32、ヘッド移動手段33、液滴吐出ヘッド34、液供給手段35、制御装置40等を有して構成されたものである。ベース31は、その上に前記基板移動手段32、ヘッド移動手段33を設置したものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a diagram showing an example of a droplet discharge device according to the present invention. In FIG. 1,
基板移動手段32は、ベース31上に設けられたもので、Y軸方向に沿って配置されたガイドレール36を有したものである。この基板移動手段32は、例えばリニアモータ(図示せず)により、スライダ37をガイドレール36に沿って移動させるよう構成されたものである。
スライダ37上にはステージ39が固定されている。よって、基板移動手段32がステージ39の移動軸となる。このステージ39は、基板(基体)Sを位置決めし保持するためのものである。すなわち、このステージ39は、公知の吸着保持手段(図示せず)を有し、この吸着保持手段を作動させることにより、基板Sをステージ39の上に吸着保持するようになっている。基板Sは、例えばステージ39の位置決めピン(図示せず)により、ステージ39上の所定位置に正確に位置決めされ、保持されるようになっている。
The substrate moving means 32 is provided on the
A stage 39 is fixed on the slider 37. Therefore, the substrate moving means 32 becomes the moving axis of the stage 39. This stage 39 is for positioning and holding the substrate (base) S. That is, this stage 39 has a known suction holding means (not shown), and the suction holding means is operated to hold the substrate S on the stage 39 by suction. The substrate S is accurately positioned and held at a predetermined position on the stage 39 by a positioning pin (not shown) of the stage 39, for example.
ステージ39上の基板Sに対し、その両側、すなわち後述する液滴吐出ヘッド34の移動方向(X軸方向)での両側には、液滴吐出ヘッド34にフラッシングを行わせるためのフラッシングエリアF、Fが設けられている。これらフラッシングエリアF、Fには、液滴吐出ヘッド34からのフラッシングによる液滴を受ける第1の容器50が設けられている。
A flushing area F for causing the
第1の容器50は、前記ステージ39の移動方向(Y軸方向)に沿って長く形成された直方体状のもので、内部にスポンジ等の液滴を吸収する部材(図示せず)を収容したものである。また、この第1の容器50にはヒーター等の加熱手段が設けられており、これによって内部に収容される液状体(インク)は、その溶媒(又は分散媒)成分の蒸発が促進されるようになっている。また、この第1の容器50は、その底面が一方の側、本実施形態では液滴吐出ヘッド34と反対の側が低位となるように、傾斜して形成されている。そして、この低位となった側の側面(又は底面)において、フレキシブルチューブ51を介して第2の容器52に接続している。
The
第2の容器52は、前記のフレキシブルチューブ51を介して第1の容器50に接続したことにより、その内部が第1の容器50内に連通したものとなっている。また、この第2の容器52は、ベース31に設けられた昇降装置53上に載置され、これによって昇降可能となっている。昇降装置53は、本実施形態ではエアーシリンダー54と、これに移動可能に設けられたロッド55と、このロッド55に接続し、かつ前記第2の容器52を載置した載置板56とからなるもので、ロッド55を昇降可能としたことにより、これに接続する載置板56を昇降可能にしたものである。
Since the
このような構成のもとに昇降装置53は、第2の容器52を昇降可能に保持するものとなっている。そして、第2の容器52を第1の容器50より高く上昇させることにより、第2の容器52内の液を、フレキシブルチューブ51を介して第1の容器50内に移送できるようになっている。これにより、昇降装置53は本発明における移送手段として機能するようになっている。
なお、本実施形態では、ベース31の上面の一部が切り欠かれて開口が形成され、この開口内を前記載置板56が昇降するように、昇降装置53が構成されている。
Based on such a configuration, the lifting
In this embodiment, a part of the upper surface of the
ヘッド移動手段33は、ベース31の後部側に立てられた一対の架台33a、33aと、これら架台33a、33a上に設けられた走行路33bとを備えてなるもので、該走行路33bをX軸方向、すなわち前記の基板移動手段32のY軸方向と直交する方向に沿って配置したものである。走行路33bは、架台33a、33a間に渡された保持板33cと、この保持板33c上に設けられた一対のガイドレール33d、33dとを有して形成されたもので、ガイドレール33d、33dの長さ方向に液滴吐出ヘッド34を搭載するキャリッジ42を移動可能に保持したものである。キャリッジ42は、リニアモータ(図示せず)等の作動によってガイドレール33d、33d上を走行し、これにより液滴吐出ヘッド34をX軸方向に移動させるよう構成されたものである。
The head moving means 33 includes a pair of
ここで、このキャリッジ42は、ガイドレール33d、33dの長さ方向、すなわちX軸方向に例えば1μm単位で移動が可能になっており、このような移動は制御装置40によって制御されるようになっている。したがって、前述したように第1の容器50、50の位置が制御装置40に記憶されることにより、後述するように液滴吐出ヘッド34によるフラッシングのための液滴の吐出が、第1の容器50上で確実になされるようになっている。
Here, the
液滴吐出ヘッド34は、前記キャリッジ42に取付部43を介して回動可能に取り付けられたものである。取付部43にはモータ44が設けられており、液滴吐出ヘッド34はその支持軸(図示せず)がモータ44に連結している。このような構成のもとに、液滴吐出ヘッド34はその周方向に回動可能となっている。また、モータ44も前記制御装置40に接続されており、これによって液滴吐出ヘッド34はその周方向への回動も、制御装置40によって制御されるようになっている。
The
ここで、液滴吐出ヘッド34は、図2(a)に示すように例えばステンレス製のノズルプレート12と振動板13とを備え、両者を仕切部材(リザーバプレート)14を介して接合したものである。ノズルプレート12と振動板13との間には、仕切部材14によって複数の空間15と液溜まり16とが形成されている。各空間15と液溜まり16の内部は液状体で満たされており、各空間15と液溜まり16とは供給口17を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート12には、空間15から液状体を噴射するためのノズル孔18が縦横に整列させられた状態で複数形成されている。一方、振動板13には、液溜まり16に液状体を供給するための孔19が形成されている。
Here, as shown in FIG. 2A, the
また、振動板13の空間15に対向する面と反対側の面上には、図2(b)に示すように圧電素子(ピエゾ素子)20が接合されている。この圧電素子20は、一対の電極21を有し、これら電極21、21間に通電されると外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子20が接合されている振動板13は、圧電素子20と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間15の容積が増大するようになっている。したがって、増大した容積分に相当する液状体が、液溜まり16から供給口17を介して空間15内に流入する。また、このような状態から圧電素子20への通電を解除すると、圧電素子20と振動板13はともに元の形状に戻る。したがって、空間15も元の容積に戻ることから、空間15内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル孔18から基板に向けて液状体の液滴22が吐出される。
Further, a piezoelectric element (piezo element) 20 is joined to the surface of the
なお、このような構成からなる液滴吐出ヘッド34は、その底面形状が略矩形状のもので、ノズル18を例えば縦×横が2×180となるように整列配置させたものである。ここで、図1では液滴吐出ヘッド34を一つしか示していないが、本発明の液滴吐出装置はこれに限定されることなく、液滴吐出ヘッド34を複数備えていてもよく、例えば12台の液滴吐出ヘッド34を並列した状態に備えるようにしてもよい。
また、液滴吐出ヘッド34としては、前記の圧電素子20を用いたピエゾジェットタイプ以外にも、例えばエネルギー発生素子として電気熱変換体を用いる方式などを採用することができる。
In addition, the
In addition to the piezo jet type using the
液供給手段35は、液滴吐出ヘッド34に液状体を供給する液供給源45と、この液供給源45から液滴吐出ヘッド34に液を送るための液供給チューブ46とからなるものである。
制御装置40は、装置全体の制御を行うマイクロプロセッサ等のCPUや、各種信号の入出力機能を有するコンピュータなどによって構成されたもので、液滴吐出ヘッド34による吐出動作、及び基板移動手段32による移動動作を制御するものとなっている。また、前述したように第1の容器50の位置、具体的にはY軸に平行となる両方の側縁のX座標を記憶するとともに、液滴吐出ヘッド34の位置情報、すなわち液滴吐出ヘッド34のガイドレール33d、33d上での位置(X座標)とそのときの各ノズルの位置(X座標)とを検知して記憶するようになっている。さらに、この制御装置40には前記昇降装置53も電気的に接続されており、昇降装置53の載置板56の昇降も制御装置40によって制御されるようになっている。
The liquid supply means 35 includes a
The
また、このような液滴吐出装置30は、図1中二点鎖線で示すチャンバー41内に設けられている。このチャンバー41は、外部と遮断されたことによって内部を閉空間とするもので、真空ポンプ等の減圧手段を備え、これによって内部の圧力を制御できるようにしたものである。なお、このチャンバー41には扉が備えられており、内部への出入りができるようになっているのはもちろんである。
Such a
次に、このような構成からなる液滴吐出装置30を用いた薄膜形成方法について説明する。
まず、基板(基体)Sをステージ39上の所定位置にセットする。ここで、基板Sとしては、各種の機能性薄膜を形成するための下地となるもので、薄膜の種類に応じてガラスやシリコン等の各種の基板が採用される。また、このような基板の上に、TFTや配線、絶縁層など各種の構成要素を形成したものも、使用可能である。このような基板やその上に各種の構成要素を形成したものを含めて、本発明ではこれらを基体と称している。
Next, a thin film forming method using the
First, the substrate (base body) S is set at a predetermined position on the stage 39. Here, the substrate S serves as a base for forming various functional thin films, and various substrates such as glass and silicon are employed depending on the type of the thin film. Moreover, what formed various components, such as TFT, wiring, and an insulating layer, on such a board | substrate can be used. In the present invention, including such a substrate and those on which various components are formed, these are referred to as a substrate.
次に、液滴吐出ヘッド34から薄膜形成材料となる液状体を基板S上に吐出するのに先立ち、フラッシングを行う。このフラッシングは、特に吐出する液状体中の溶媒又は分散媒の揮発性が高い場合などに、液状体の吐出が連続的になされないノズルでは、その開口に滞留する液状が溶媒(分散媒)の揮発によって粘度上昇を起こし、甚だしい場合には液状体が固化したり、ここに塵埃が付着したり、さらには気泡の混入などによりノズル開口に目詰まりを発生し、吐出不良を起こすといった不都合に対処するためのものである。
Next, flushing is performed prior to discharging the liquid material as a thin film forming material from the
また、このようなフラッシング時には、予め前記昇降装置53によってその載置板56を下降し、図3(a)に示すように第2の容器52が前記第1の容器50より低位となるようにしておく。すると、フラッシングによって第1の容器50内に吐出された液状体Lは、この第1の容器50内に設けられたスポンジ等の部材に吸収されて一部の溶媒(分散媒)が揮発(蒸発)し、残部は第1の容器50の底部に至る。この底部に至った液状体は、フレキシブルチューブ51を通って第2の容器52に移送される。
Further, during such flushing, the mounting
なお、フラッシングによって吐出される液状体の量はそれほど多くなく、したがって後述する溶媒(分散媒)の蒸気生成には十分でないのが普通である。そのような場合には、予め第2の容器52内に、薄膜形成材料となる液状体Lそのもの、あるいはこの液状体中の溶媒(分散媒)成分のみを入れておく。
It should be noted that the amount of liquid discharged by flushing is not so large, and is therefore usually not sufficient for the vapor generation of a solvent (dispersion medium) described later. In such a case, only the liquid L as a thin film forming material or only the solvent (dispersion medium) component in the liquid is placed in the
このようにしてフラッシングを行い、液滴吐出ヘッド34の全てのノズルについて、良好な吐出が行えるようにしたら、基板Sに対して薄膜形成のための吐出を行う。このとき、従来と同様に単に液状体を吐出し、そのまま乾燥して薄膜を形成するのでは、形成する薄膜の中央部と周辺部との溶媒(分散媒)の蒸気濃度の差に起因して、膜厚にムラが生じてしまう。そこで、本発明では、予め第1の容器50内に液状体またはその溶媒(分散媒)を入れておき、溶媒(分散媒)を十分に蒸発させておくことにより、前記の膜厚ムラを防止する。
When flushing is performed in this manner and all of the nozzles of the
すなわち、液滴吐出ヘッド34からの吐出に先立ち、またはその吐出と吐出との間に、前記昇降装置53を作動してそのその載置板56を上昇させ、図3(b)に示すように第2の容器52を前記第1の容器50より高位となるようにする。すると、第2の容器52内に貯留された液状体またはその溶媒(分散媒)成分は、フレキシブルチューブ51を介して第1の容器50内に移送される。そして、この第1の容器50内にて特に溶媒(分散媒)が蒸発し、これにより基板S上での溶媒(分散媒)の蒸気濃度を高める。
ここで、使用する液状体中の溶媒(分散媒)の揮発性が低い場合などでは、第1の容器50に設けた加熱手段で液状体またはその溶媒(分散媒)を加熱し、溶媒(あるいは分散媒)の蒸発速度を速めるようにしてもよい。
That is, prior to the discharge from the
Here, when the volatility of the solvent (dispersion medium) in the liquid used is low, the liquid or the solvent (dispersion medium) is heated by the heating means provided in the
このようにして第1の容器50内から溶媒(分散媒)を蒸発させ、基板S上での溶媒(分散媒)の蒸気濃度を十分に高めておくと、基板S上に吐出された液状体からなる薄膜上では、図5(a)、(b)を参照して説明したような、膜2の中央部2b直上と周辺部2a直上との間での蒸気濃度の差がほとんど無視できる程度に小さくなる。
したがって、このように蒸気濃度を高くした環境下において薄膜を形成することにより、溶媒(分散媒)の蒸気濃度の差に起因して、硬化後得られる薄膜の膜厚ムラを防止することができる。
When the solvent (dispersion medium) is evaporated from the
Therefore, by forming a thin film in such an environment with a high vapor concentration, it is possible to prevent film thickness unevenness of the thin film obtained after curing due to the difference in the vapor concentration of the solvent (dispersion medium). .
以上説明したように、この液滴吐出装置30にあっては、昇降装置53(移送手段)によって第2の容器53から溶媒(分散媒)を第1の容器50内に移送し、該第1の容器50内にて移送された溶媒(分散媒)を蒸発させることにより、基板S上に吐出した液滴からなる塗布膜(薄膜)の膜厚ムラを防止することができる。
また、この液滴吐出装置30にあっては、通常、装置の一部として設けられるフラッシングエリアの第1の容器50に第2の容器52を接続し、この第2の容器52内の溶媒(分散媒)を前記第1の容器50内に移送する移送手段(昇降装置53)を設けただけであるので、装置の大型化や複雑化を抑えて装置構成を簡略なものとし、装置コストが高くなるのを抑えることができる。
As described above, in the
Further, in this
なお、本発明の液滴吐出装置は、前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の変更が可能である。例えば、移送手段として第2の容器52を昇降する昇降装置53を用いたが、これに代えて、送液ポンプを用いて第2の容器52中の液を第1の容器50に移送するようにしてもよい。
また、ステージの移動軸に対してその両側のフラッシングエリアに第1の容器50を設け、これに第2の容器52を接続したが、一方の側のフラッシングエリアのみに第1の容器50を設けるようにしてもよい。
The droplet discharge device of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the elevating
In addition, the
次に、このような液滴吐出装置30を用いた薄膜形成方法を、有機EL装置の製造方法に適用した例について説明する。
図4は、前記液滴吐出装置30によって一部の構成要素が製造された有機EL装置の側断面図であり、まずこの有機EL装置の概略構成を説明する。
図4に示すようにこの有機EL装置301は、基板311、回路素子部321、画素電極331、バンク部341、発光素子351、陰極361(対向電極)、および封止基板371から構成された有機EL素子302に、フレキシブル基板(図示略)の配線および駆動IC(図示略)を接続したものである。回路素子部321は基板311上に形成され、複数の画素電極331が回路素子部321上に整列している。そして、各画素電極331間にはバンク部341が格子状に形成されており、バンク部341により生じた凹部開口344に、発光素子351が形成されている。陰極361は、バンク部341および発光素子351の上部全面に形成され、陰極361の上には封止用基板371が積層されている。
Next, an example in which such a thin film forming method using the
FIG. 4 is a side sectional view of an organic EL device in which some components are manufactured by the
As shown in FIG. 4, the
有機EL素子を含む有機EL装置301の製造プロセスは、バンク部341を形成するバンク部形成工程と、発光素子351を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子351を形成する発光素子形成工程と、陰極361を形成する対向電極形成工程と、封止用基板371を陰極361上に積層して封止する封止工程とを備えている。
The manufacturing process of the
発光素子形成工程は、凹部開口344、すなわち画素電極331上に正孔注入層352および発光層353を形成することにより発光素子351を形成するもので、正孔注入層形成工程と発光層形成工程とを具備している。そして、正孔注入層形成工程は、正孔注入層352を形成するための第1組成物(液状体)を各画素電極331上に吐出する第1吐出工程と、吐出された第1組成物を乾燥させて正孔注入層352を形成する第1乾燥工程とを有し、発光層形成工程は、発光層353を形成するための第2組成物(液状体)を正孔注入層352の上に吐出する第2吐出工程と、吐出された第2組成物を乾燥させて発光層353を形成する第2乾燥工程とを有している。
The light emitting element forming step is to form the
この発光素子形成工程において、正孔注入層形成工程における第1吐出工程と、発光層形成工程における第2吐出工程とで前記の液滴吐出装置30を用いている。
この有機EL装置301の製造においても、各構成要素形成のための吐出に先立ち、予め第1の容器50から溶媒(分散媒)を蒸発させて基板311上の蒸気濃度を十分に高くしておくことにより、薄膜として得られる正孔注入層352や発光層353の膜厚ムラを防止することができる。したがって、膜厚が均一となることにより、発光特性が良好な有機EL装置301を製造することができる。
In the light emitting element forming step, the
Also in the manufacture of the
なお、このようにして製造された有機EL装置301は、携帯電話機やノート型パーソナルコンピュータ、PDA(Personal Data Assistance)、腕時計型電子機器などの各種電子機器の表示部として好適に用いられる。
また、本発明の薄膜形成方法は、前記有機EL装置における正孔注入層や発光層以外にも、例えば液晶表示装置におけるカラーフィルタやオーバーコート膜、平坦化膜など、各種の薄膜の形成に適用可能である。
The
In addition to the hole injection layer and the light emitting layer in the organic EL device, the thin film formation method of the present invention is applied to the formation of various thin films such as a color filter, an overcoat film, and a planarization film in a liquid crystal display device. Is possible.
30…液滴吐出装置、34…液滴吐出ヘッド、39…ステージ、41…チャンバー、
50…第1の容器、51…フレキシブルチューブ、52…第2の容器、
53…昇降装置(移送手段)、F…フラッシングエリア、S…基板(基体)
30 ... Droplet ejection device, 34 ... Droplet ejection head, 39 ... Stage, 41 ... Chamber,
50 ... 1st container, 51 ... Flexible tube, 52 ... 2nd container,
53 ... Lifting device (transfer means), F ... Flushing area, S ... Substrate (base)
Claims (1)
前記フラッシングエリアに、前記液滴吐出ヘッドからのフラッシングによる液滴を受ける第1の容器が設けられ、この第1の容器に第2の容器が接続されてなり、
前記第2の容器は、前記液滴吐出ヘッドから吐出される液滴中の溶媒あるいは分散媒と同じ溶媒あるいは分散媒を貯留してなるとともに、前記第1の容器内に連通してなり、
前記第2の容器には、該第2の容器内の溶媒あるいは分散媒を前記第1の容器内に移送する移送手段が設けられ、
前記第1の容器に加熱手段が設けられ、
前記移送手段は、前記第2の容器を前記第1の容器より上に昇降可能に上昇させることのできる昇降手段によって構成され、
前記フラッシングエリアは前記ステージの移動軸に対して両方の側方に設けられており、これらフラッシングエリアにはそれぞれ前記第1の容器が設けられ、これら第1の容器にはそれぞれ前記第2の容器が接続され、
前記ステージとフラッシングエリアと液滴吐出ヘッドとが、同じ閉空間内に配設され、
前記第1の容器の内部には、液滴を吸収する部材が収容されていることで、該第1の容器内に回収したフラッシングによる液滴が、蒸発するように構成されていることを特徴とする液滴吐出装置。 A liquid having a droplet discharge head provided above a stage on which a substrate is placed and discharging droplets onto the substrate, and a flushing area provided on at least one side of the moving axis of the stage A droplet discharge device,
In the flushing area, a first container that receives droplets from the droplet discharge head is provided, and a second container is connected to the first container.
The second container stores the same solvent or dispersion medium as the solvent or dispersion medium in the liquid droplets ejected from the liquid droplet ejection head, and communicates with the first container,
The second container is provided with transfer means for transferring the solvent or dispersion medium in the second container into the first container ,
Heating means is provided in the first container;
The transfer means is constituted by elevating means capable of raising and lowering the second container above the first container,
The flushing areas are provided on both sides with respect to the moving axis of the stage, the first containers are provided in the flushing areas, and the second containers are respectively provided in the first containers. Is connected,
The stage, the flushing area, and the droplet discharge head are disposed in the same closed space,
The first container contains a member that absorbs liquid droplets, so that the liquid droplets collected by flushing in the first container are evaporated. A droplet discharge device.
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