JP5492289B2 - 成膜装置および成膜方法 - Google Patents

Description

本発明は、成膜装置および成膜方法に関し、特に、基板に溶液をインクジェット方式によって塗布する成膜装置および成膜方法に関する。さらには、本発明は、液晶パネルの配向膜などをインクジェット方式によって形成する成膜装置および成膜方法に関する。
なお、本出願は２０１０年３月２６日に出願された日本国特許出願２０１０−７３４２３号に基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。

液晶表示装置の構成部品である液晶パネルは、一対の基板を所定のギャップを確保した状態で対向させた構造を有している。この基板間のギャップには、液晶分子を含む液晶層が封入されている。また、両基板の液晶層側の表面には、液晶分子を配向させる配向膜が形成されている。

この配向膜は、ポリイミドを含んだ溶液を基板の表面に塗布することによって形成される。ポリイミド溶液を基板に塗布する方法としては、スピンコート法およびスプレー法の他に、インクジェット法が提案されている（例えば、特許文献１など）。

図１（ａ）及び（ｂ）は、インクジェット法によって配向膜を形成する場合に使用されるインクジェット塗布装置（成膜装置）１０００を示している。図１（ａ）及び（ｂ）に示した成膜装置１０００は、特許文献１に開示されたものである。ここで、図１（ａ）は、成膜装置１０００の側面を示しており、一方、図１（ｂ）は、成膜装置１０００の正面を示している。

図１（ａ）及び（ｂ）に示した成膜装置１０００は、脚１０２を有するベース１０１と、ベース１０１の上面に設けられた取り付け板１０３とから構成されている。取り付け板１０３には、ガイド部材１０４が設けられており、そして、ガイド部材１０４の上面には、ほぼ矩形板状の搬送テーブル１０５が、逆Ｕ字状のスライド部材１０６を介してスライド可能に保持されている。搬送テーブル１０５は、図示しない駆動装置に接続されている。この駆動装置を作動することによって、搬送テーブル１０５をガイド部材１０４に沿って駆動することができる。

搬送テーブル１０５の上面には、ガラス基板などの基板Ｗが脱着可能に保持される。そして、基板Ｗは、搬送テーブル１０５の上面に保持されて、ベース１０１の長手方向に沿って搬送される。ベース１０１の長手方向の中途部には、一対のガイド部材１０４を跨ぐように門型の支持体１０７が立設されている。この支持体１０７の両側上部には、取付け部材１０８が水平に架設されている。取付け部材１０８には、搬送テーブル１０５と直交する方向に沿って駆動させるヘッドテーブル１３１が設けられている。なお、ヘッドテーブル１３１は、駆動源１３２によって駆動されるようになっている。

ヘッドテーブル１３１の一側面には、インクジェット方式の複数のヘッド１０９が、基板Ｗの搬送方向に対して一列に配置されている。なお、ヘッド１０９は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すような構造を有している。図２（ａ）は、ヘッド１０９の断面図であり、図２（ｂ）は、ヘッド１０９の底面図である。

各ヘッド１０９は、ヘッド本体１１１を備えている。ヘッド本体１１１は、上面側から下面側に連通する開口部１１２を有しており、その下面開口は可撓板１１３によって閉塞されている。なお、可撓板１１３は、ノズルプレート１１４によって覆われており、それによって、ヘッド本体１１１の下面側には、可撓板１１３とノズルプレート１１４との間に液室１１５が形成されている。

ヘッド本体１１１の長手方向の一端部には、液室１１５に連通する供給孔１１７が形成されている。この供給孔１１７からは、液室１１５に、例えば、配向膜またはレジストなどの機能性薄膜を形成する溶液が供給管１１７ａを通じて供給される。それによって、液室１１５内は溶液で満たされるようになっている。ノズルプレート１１４には、図２（ｂ）に示すように、ヘッド本体１１１の長手方向と直交する幅方向のほぼ中心部に沿って複数のノズル１１６が所定間隔で配列されている。また、可撓板１１３の上面には、ノズル１１６に対向して圧電素子１１８が設けられている。

そして、複数のヘッド１０９は、ノズル１１６が基板Ｗの搬送方向と直交する幅方向に沿って一定間隔となるように配置されている。これによって、基板Ｗの搬送方向と直交する幅方向全長において隣り合うヘッド１１９のノズルプレート１１４に形成されたノズル１１６の間隔が一定に設定される。ヘッド１０９に形成されたノズル１１６の径ｒよりも、隣り合うノズル１１６の間隔Ｄの方が大きいため（ここでは、Ｄ＝４ｒ）、基板Ｗの全面に溶液を塗布するには、ノズル１１６からの噴射位置を幅方向に変更しながら複数回（ここでは、４回）溶液の噴射を実行する。

特開２００９−１４８７６５号公報

特許文献１に開示された成膜装置１０００では、基板Ｗを複数回（例えば、４回、または２往復）移動させながらノズル１１６からの溶液の噴射塗布によって、基板Ｗの表面に薄膜を形成することができる。しかしながら、成膜装置１０００における全てのノズル１１６が毎回確実に溶液を噴射しない場合もある。具体的には、図３に示すように、成膜装置１０００によって薄膜（例えば、配向膜）２１０を形成する場合に、基板２００の表面に、良好に塗布されていない領域２２０が生じる場合がある。これは、ノズル１１６からの噴射に不具合があり、薄膜２１０が良好に形成されない領域２２０が生じることによるものである。

このような不具合が生じないように、ヘッド１０９のノズル１１６の全てが毎回確実に溶液を噴射することが理想的である。その一方で、液晶パネルの大型化・量産化に伴って、液晶パネル用のガラス基板（マザーガラス）は年々大型化しており、１辺が１ｍを越えるようになっている（例えば、１１００ｍｍ×１３００ｍｍ（第５世代基板）から、２８８０ｍｍ×３１３０ｍｍ（第１０世代基板））。そして、そのような大型の基板全面にわたって、一つも、ノズル１１６の噴射ミスがないようにすることは技術的に極めて困難である。したがって、インクジェット法によって配向膜を形成する液晶パネルの製造工程においては、図３に示すような、基板２００の表面に塗布されていない領域２２０が生じてしまうのが実情である。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、インクジェット方式によって塗布する手法において、塗布されない領域の発生を緩和または抑制することができる成膜装置または成膜方法を提供することにある。

本発明に係る成膜装置は、基板に溶液をインクジェット方式によって塗布する成膜装置であり、前記基板に前記溶液を吐出するノズルを含むヘッド部と、前記基板を保持するステージと、前記ヘッド部と前記ステージとを相対的に移動させる移動装置と、前記移動装置の移動を制御する制御装置とを備え、前記ヘッド部は、前記ステージの上に載置される前記基板を横切るような長さを有しており、前記制御装置は、前記ヘッド部を前記基板の中央領域の上方に配置する第１ステップ（ａ）と、前記移動装置によって前記ヘッド部を、前記基板の上方において第１方向にて前記基板の第１端部まで移動させる第２ステップ（ｂ）と、前記第２ステップ（ｂ）の後、前記第１方向と逆の第２方向にて、前記基板の第１端部から、当該第１端部の反対側の第２端部まで前記ヘッド部を移動させる第３ステップ（ｃ）と、前記第３ステップ（ｃ）の後、前記第１方向にて、前記第２端部から前記基板の前記中央領域まで前記ヘッド部を移動させる第４ステップ（ｄ）とを実行させるように構成されていることを特徴とする。
ある好適な実施形態において、前記基板は、液晶パネル用のマザーガラス基板であり、前記溶液は、配向膜を構成する材料を含む。
ある好適な実施形態において、前記基板の形状は、長辺および短辺を有する長方形であり、前記第１の方向は、前記長辺が延びる方向に沿った方向である。
ある好適な実施形態では、前記第２ステップ（ｂ）と前記第３ステップ（ｃ）において、前記基板のうち前記ヘッド部の移動が重なる領域では、前記第２ステップ（ｂ）で吐出された前記溶液の少なくとも一部に重なるように、前記第３ステップ（ｃ）で前記溶液を吐出させながら前記ヘッド部を移動させる。
ある好適な実施形態では、前記第３ステップ（ｃ）と前記第４ステップ（ｄ）において、前記基板のうち前記ヘッド部の移動が重なる領域では、前記第３ステップ（ｃ）で吐出された前記溶液の少なくとも一部に重なるように、前記第４ステップ（ｄ）で前記溶液を吐出させながら前記ヘッド部を移動させる。
本発明に係る成膜方法は、基板に溶液をインクジェット方式によって塗布する成膜方法であり、前記基板に前記溶液を吐出するノズルを含むヘッド部を、基板の中央領域の上方に配置する第１工程（ａ）と、前記ヘッド部を、前記基板の上方において第１方向にて前記基板の第１端部まで移動させる第２工程（ｂ）と、前記第２工程（ｂ）の後、前記第１方向と逆の第２方向にて、前記基板の第１端部から、当該第１端部の反対側の第２端部まで前記ヘッド部を移動させる第３工程（ｃ）と、前記第３工程（ｃ）の後、前記第１方向にて、前記第２端部から前記基板の前記中央領域まで前記ヘッド部を移動させる第４工程（ｄ）とを含む。
ある好適な実施形態において、前記基板は、液晶パネル用のマザーガラス基板であり、前記溶液は、配向膜を構成する材料を含み、前記基板の形状は、長辺および短辺を有する長方形であり、前記第１の方向は、前記長辺が延びる方向に沿った方向である。
ある好適な実施形態において、前記第２工程（ｂ）で吐出された前記溶液の少なくとも一部に重なるように、前記第３工程（ｃ）では、前記溶液を吐出させながら前記ヘッド部を移動させ、かつ、前記第３工程（ｃ）で吐出された前記溶液の少なくとも一部に重なるように、前記第４工程（ｄ）では、前記溶液を吐出させながら前記ヘッド部を移動させる。

本発明によれば、ヘッド部を基板の中央領域の上方に配置した後、第１方向にて基板の第１端部まで移動させ、次いで、第２方向にて基板の第２端部までヘッド部を移動させ、その後、第１方向にて基板の前記中央領域までヘッド部を移動させる。したがって、ヘッド部を基板の端から移動させる場合において溶液の平滑化（レベリング）が生じやすい第１端部付近または第２端部付近でも、一回目に吐出された溶液の平滑化（レベリング）が進行する前に、二回目の吐出を実行することができる。その結果、二回目の吐出が実行されない箇所があったとしても、薄膜の形成ムラ領域の発生を抑制または緩和することが可能となる。

（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、インクジェット塗布装置１０００の側面図および正面図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、ヘッド１０９の構成を示す断面図および底面図である。 塗布されていない領域２２０が発生した基板２００を示す図である。 ２スキャン塗布方法を説明するための図である。 （ａ）から（ｃ）は、２スキャン塗布方法によって吐出された液滴を示す図である。 （ａ）から（ｄ）は、本発明の実施形態に係る成膜方法を説明するための工程上面図である。 本発明の実施形態に係る成膜方法を説明するための上面図である。 （ａ）および（ｂ）は、液滴の状態を示す図である。 （ａ）から（ｄ）は、本発明の実施形態に係る成膜方法を説明するための工程断面図である。 （ａ）から（ｄ）は、比較例となる成膜方法を説明するための工程断面図である。 本発明の実施形態に係るヘッド部５０の底面を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係る基板２０の移動の一例を説明するための上面図である。 本発明の実施形態に係る成膜装置１００を模式的に示す図である。

本願発明者は、図３に示した基板２００の薄膜２１０のうち、薄膜２１０が形成されていない領域２２０が生じる理由について検討した。これについて、図４および図５を参照しながら説明する。図４は、溶液（液滴）を吐出するノズルを含むヘッド部２５０を移動させて、基板２００の表面に薄膜を形成する工程を示している。また、図５（ａ）から（ｃ）は、ヘッド部２５０におけるノズルから吐出された液滴が基板２００の上に塗布された状態を示している。

図４に示すように、ノズルを含むヘッド部２５０は、ノズルから液滴を吐出しながら、基板２００の一端（不図示）から、基板２００の他端２０５ｂまで移動する（１スキャン２０１）。次いで、ヘッド部２５０は、折り返して、基板２００の他端２０５ｂから一端（不図示）の方へノズルから液滴を吐出しながら移動する（２スキャン２０２）。

まず、１スキャン２０１において、図５（ａ）に示すように、基板２００の表面に、ノズルから吐出された液滴２１１が配列される。次に、２スキャン２０２において、図５（ｂ）に示すように、液滴２１１の間に位置する領域に液滴２１２が吐出される。ここで、所定の原因（例えば、圧力不良や異物の存在などのノズルの不具合）によって、液滴２１２が吐出されない箇所（２１５）があると、その箇所（２１５）の表面には溶液は塗布されないことになる。

その後、図５（ｃ）に示すように、基板２００の表面において、液滴２１１の間に液滴２１２が位置し、基板２００の表面のほぼ全体が塗布されることになる。ただし、２スキャン２０２において液滴２１２が吐出されなかった箇所（２１５）については、適切に塗布されなかった領域（薄膜の形成ムラ）２２１となり、これが結果として、図３における薄膜２１０の形成ムラになった領域（または、薄膜２１０が形成されてない領域）２２０になる。なお、１スキャン２０１、２スキャン２０２の２回移動について説明したが、３回以上の移動（例えば、特許文献１では４回の移動）についても同様である。

本願発明者は、上述したような薄膜２１０の形成ムラ領域２２０が発生しないように、ノズルからの液滴が吐出しない原因（例えば、ノズル周辺の異物の存在など）を検討しており且つその対策を日々おこなっている。しかしながら、液晶パネル用のマザーガラスの寸法は１辺が１メートル以上もあり、特に、第１０世代のマザーガラスでは、その寸法は１辺が約３メートル（例えば、２８８０ｍｍ×３１３０ｍｍ）にもなるため、ノズルの吐出孔（オリフィス）の数は膨大であり（例えば、数千個）、その全ての孔が毎回液滴を吐出させること（すなわち、一回の不吐出も発生しないこと）は技術的に極めて困難である。

そのような中、本願発明者は、仮に液滴の不吐出が発生したとしても、基板２００の表面において液滴が良好に広がって、薄膜の形成ムラの発生を抑制または緩和できる手法を鋭意検討し、本発明に至った。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のために、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

図６（ａ）から（ｄ）は、本実施形態の成膜装置１００の構成およびその動作を模式的に示している。本実施形態の成膜装置１００は、基板に溶液をインクジェット方式によって塗布する装置（インクジェット塗布装置）である。

図６（ａ）に示すように、本実施形態の成膜装置１００は、基板２０に溶液を吐出するノズル（不図示）を含むヘッド部５０と、基板２０を保持するステージ１０とを備えている。

本実施形態の構成では、ヘッド部５０には、複数のインクジェットヘッドがヘッドカバーに収納されて配列されている。また、一つのインクジェットヘッドには、複数のノズルが形成されている。また、ノズルから溶液が吐出される面（吐出面）は、基板２０の表面に対向して配置されている。また、本実施形態では、ヘッド部５０からの溶液（塗布液）の吐出によって基板２０の表面に配向膜を形成する。

本実施形態の成膜装置１００には、ヘッド部５０とステージ１０とを相対的に移動させる移動装置３０が設けられている。本実施形態の構成では、ヘッド部５０が固定式で、ステージ１０が可動式の構成を採用しているが、ステージ１０を固定式にして、ヘッド部５０を可動式にすることも可能である。ただし、ヘッド部５０にはインクジェット塗布用の溶液を供給する配管（不図示）が連結されているので、ヘッド部５０を固定式の構成にしておくことについて技術的な利点がある。加えて、塗布前の基板２０は、前工程からの基板２０を搬送する搬送装置（不図示）からステージ１０の上に載置されるとともに、塗布後の基板２０は後工程に移動させるものであるから、ステージ１０を可動式の構成にしておくことについて技術的な利点もある。

また、本実施形態の移動装置３０には、その移動装置３０の移動を制御する制御装置３５が接続されている。制御装置３５は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）であり、例えば、移動装置３０の移動を制御できるプログラム（ステージ制御プログラム）が格納された記憶装置（例えば、ハードディスク、半導体メモリ、光ディスクなど）、中央演算回路（ＣＰＵ）、入出力装置（ディスプレイ、キーボード、マウスなど）から構成されている。本実施形態の構成では、制御装置３５の制御によって、基板２０を保持したステージ１０をＸ−Ｙ方向に移動させることができる。また、本実施形態の制御装置３５は、ヘッド部５０からの溶液の吐出を制御することも可能である。加えて、ヘッド部５０の高さ制御（Ｚ方向の制御）も行うことができる。

本実施形態の基板２０は、例えば、ガラス基板であり、本実施形態における基板２０は、液晶パネル用のガラス基板である。図示した例では、基板２０は、液晶パネルの寸法に切り出す前のマザーガラスである。基板２０としてのマザーガラスの寸法は１辺が１メートル以上あり、具体的には、基板２０が第１０世代のマザーガラスの場合、その寸法は２８８０ｍｍ（Ｗ）×３１３０ｍｍ（Ｌ）である。なお、基板２０は、液晶パネルの寸法に切り出す前のマザーガラスに限らず、切り出した後の液晶パネルのサイズのガラスであってもよい。さらに、基板２０は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が作製されるアレイ基板（またはその作製途中のもの）であってもよいし、カラーフィルタ（ＣＦ）が形成されるＣＦ基板（またはその作製途中のもの）であってもよい。なお、基板２０は、ガラス基板の他、樹脂基板や、ウェハのような他の薄板であっても構わない。加えて、液晶パネル用の基板２０に限らず、ＰＤＰ、有機ＥＬパネル、その他フラットパネルディスプレイを製作する上での薄型の基板であってもよい。

本実施形態のヘッド部５０は、ステージ１０の上に載置される基板２０を横切るような長さを有している。この例では、ヘッド部５０の長手方向はＹ方向に延びている。なお、本実施形態の基板２０が第１０世代のマザーガラスである場合には、ヘッド部５０の長手方向長さ（Ｙ方向に延びる長さ）は、約３メートルまたはそれ以上になる。

ここで、本実施形態の成膜装置１００は、次のように動作する。まず、図６（ａ）に示すように、ヘッド部５０を、基板２０の中央領域２１の上方に配置する。具体的には、制御装置３５によって制御された移動装置３０がステージ１０を移動して、ヘッド部５０の下方に、基板２０の中央領域２１を位置付ける。

なお、基板２０の中央領域２１は、基板２０の一端（左端）２５ａと他端（右端）２５ｂとの間に位置する箇所である。具体的には、基板２０の一端２５ａと他端２５ｂとの間に位置する中心線２５ｃ（Ｌ／２の位置の仮想線）を中心として、一端２５ａ側と他端２５ｂ側にそれぞれＬ／４ずつ広げた領域である。具体的な動作においては、基板２０の中央領域２１は中心線２５ｃとし、すなわち、ヘッド部５０は、基板２０の中心線２５ｃの上方に配置すればよい。

続いて、ヘッド部５０を、第１方向にて基板２０の第１端部（左端）２５ａまで移動させる。具体的には、移動装置３０によってステージ１０を、矢印１１の方向（右方向）に移動させる。すなわち、基板２０を右側に移動させる。あるいは、相対的な関係でいうと、基板２０を基準にして、ヘッド部５０を左方向（−Ｘ方向）に移動させる。

すると、図６（ｂ）に示すように、移動中にヘッド部５０の下方に位置していた基板２０の表面に、一回目の液滴が付与された領域２２（この例では、左半分の領域）が生じる。

次に、ヘッド部５０を、第２方向にて基板２０の第２端部（右端）２５ｂまで移動させる。具体的には、移動装置３０によってステージ１０を、矢印１２の方向（左方向）に移動させる。すなわち、基板２０を左側に移動させる。あるいは、相対的な関係でいうと、基板２０を基準にして、ヘッド部５０を右側（＋Ｘ方向）に移動させる。

すると、図６（ｃ）に示すように、移動中にヘッド部５０の下方に位置していた基板２０の表面において、領域２２（左半分の領域）は、二回目の液滴が付与された領域（２４Ａ）となり、それに加えて、一回目の液滴が付与された領域２３（この例では、右半分の領域）が生じる。

その後、ヘッド部５０を、再び第１方向にて基板２０の中央領域２１（ここでは、中心線２５ｃ）まで移動させる。具体的には、移動装置３０によってステージ１０を、矢印１３の方向（右方向）に移動させる。すなわち、基板２０を右側に移動させる。あるいは、相対的な関係でいうと、基板２０を基準にして、ヘッド部５０を左側（−Ｘ方向）に移動させる。

このような動作を実行すると、図６（ｄ）に示すように、基板２０の表面において、領域２２（左半分の領域）および領域２３（右半分の領域）は共に、二回目の液滴が付与された領域（２４Ａ、２４Ｂ）となる。この塗布工程（矢印１１、１２、１３）によって、すなわち、本実施形態の成膜装置１００を用いた一連の塗布工程（成膜工程）によって、溶液の吐出による薄膜の形成が実行される。

次に、本実施形態の成膜装置１００を用いた塗布工程（成膜工程）によると、薄膜の形成ムラ領域（または、薄膜が形成されない領域）の発生を抑制できる点について説明する。

図７は、溶液を吐出するノズルを有するヘッド部５０を移動させて、基板２０の表面に薄膜を形成する工程を説明するための図である。上述したように、ヘッド部５０は、矢印１１のように基板２０に対して相対的に移動して（１スキャン）、基板２０の一端２５ａに達し、その後、折り返して矢印１２のように移動していく（２スキャン）。

ここで、本実施形態の塗布工程と異なり、すなわち、最初に基板２０の中央領域２１からヘッド部５０を移動させるのではなく、最初に基板２０の一方の端からヘッド部５０を移動させて他方の端まで到達する場合（比較例）について検討する。

比較例の場合において、図７に示した領域１６０が、最初に塗布が開始される基板２０の端の周囲にあるとき、そのときの基板２０の表面の状態は図８（ａ）に示すようになる。すなわち、１回目に吐出した液滴２１１の形状は、ヘッド部５０が戻ってくる間にかなり時間が経つため（ヘッド部５０がマザーガラス２０を一往復するため）、吐出直後の時に比べると変形している。さらに説明すると、液滴２１１は時間とともに濡れ広がって、言い換えると、液滴２１１の表面張力によるレベリング（平滑化）によって、略球形の形状から、略円錐形（山形）の形状に変化している。そして、比較例では、この略円錐形状の液滴２１１の上に、２回目に吐出した液滴２１２が向っていく。さらに、ここでは、吐出されない液滴２１５の箇所があり、この箇所では２回目の液滴は基板２０に到達しない。

一方、本実施形態の塗布工程の場合、最初に基板２０の中央領域２１からヘッド部５０を移動させるので、基板２０の一端２５ａの周囲６０における基板２０の表面の状態は図８（ｂ）に示すようになる。すなわち、１回目に吐出した液滴５１は、ヘッド部５０が戻ってくる間にほとんど時間が経過していないので、吐出直後の時の形状とあまり変化していない。これは、マザーガラス２０の寸法が大きくても（例えば、３メートル）、ヘッド部５０は一端２５ａの周囲を往復しているだけだからである。さらに説明すると、液滴５１の表面張力によるレベリング（平滑化）は、図８（ａ）の液滴２１１と比較すると、さほど起こっていない。したがって、１回目に吐出した液滴５１は、略球形の形状となっている。そして、本実施形態の場合では、この略球形状の液滴５１の上に、２回目に吐出した液滴５２が向っていく。さらに、ここでは吐出されない液滴５５の箇所があり、この箇所では２回目の液滴は基板２０に到達しない。なお、ヘッド部５０の移動は中央領域２１からスタートするので、図８（ｂ）に示した状態は、基板２０の反対側の端２５ｂでも同様である。

図８（ｂ）に示した塗布工程について、さらに図９（ａ）から（ｄ）を参照しながら説明する。図９（ａ）から（ｄ）は、本実施形態の塗布工程を説明するための工程断面図である。

まず、図９（ａ）に示すように、１回目の吐出にて、基板２０の表面に液滴５１（５１ａなど）を形成する。次に、図９（ｂ）に示すように、液滴５１が略球形のうちに、２回目の吐出を行って、液滴５１の上に液滴５２（５２ａなど）を落とす。ここで、液滴５１ｂの上方に位置する箇所５５には、液滴５２ｂが吐出されるはずであったが、実際には吐出されなかったものとする。

次に、図９（ｃ）に示すように、液滴５１に液滴５２が当たって、液滴５２は矢印５３のように液滴５１の周囲に弾け広がる。液滴５１ｂの上方から液滴５２ｂは来なかったものの、ここでは、液滴５２ａの弾けた部位５３ａ、および、液滴５２ｃの弾けた部位５３ｃが、液滴５１ｂの周囲に導入される。

その結果、図９（ｄ）に示すように、液滴５２が弾けた部位５３が、液滴５１の間の領域を埋める部位５４となる。特に、液滴５１ｂの周囲に部位５４ａ及び５４ｃが位置することで、液滴５２ｂが吐出されなかった影響（薄膜の形成ムラ）を抑制または緩和することができる。この後、液滴５１が時間とともに、液滴５２から生じた部位５４と馴染んでいくことによって、液滴５１と部位５４とが一体となっていく。したがって、薄膜の形成ムラの不具合は、より一層緩和されることになる。

次に、図８（ａ）に示した比較例の塗布工程について、図１０（ａ）から（ｄ）を参照しながら説明する。図１０（ａ）から（ｄ）は、比較例の塗布工程を説明するための工程断面図である。

まず、図１０（ａ）に示すように、１回目の吐出にて、基板２０の表面に液滴２１１（２１１ａなど）を形成する。液滴２１１は、時間の経過に伴うレベリングによって略円錐形（山状）になっている。次に、図１０（ｂ）に示すように、２回目の吐出を行って、山状の液滴２１１の上に液滴２１２（２１２ａなど）を落とす。ここで、液滴２１１ｂの上方に位置する箇所２１５には、液滴２１２ｂが吐出されるはずであったが、実際には吐出されなかったものとする。

次に、図１０（ｃ）に示すように、液滴２１１に液滴２１２が当たって、液滴２１２は矢印２１３のように液滴２１１の周囲に弾け広がる。ここで、液滴２１１の形状は、略球形でなく、レベリングした形状（山状）であるので、液滴２１１が弾け広がる勢い（矢印２１３）は、図９（ｃ）に示した勢い（矢印５３）よりも弱いものとなる。それゆえに、液滴２１２ａの弾けた部位２１３ａ、および、液滴２１２ｃの弾けた部位２１３ｃが、液滴２１１ｂの周囲に導入される量は多くはならない。

その結果、図１０（ｄ）に示すように、液滴２１２が弾けた部位２１３が、液滴２１１の間の領域を埋める部位２１４になるものの、液滴２１１ｂの周囲には、薄膜の形成ムラ領域２２５が生じることとなる。この後、液滴２１１が時間とともに、液滴２１２から生じた部位２１４と馴染んでいったとしても、液滴２１１ｂの周囲に薄膜の形成ムラ領域２２５が残り続けることがある。そして、それは図３に示した薄膜２１０の形成ムラになった領域２２０になる。

このように、本実施形態の成膜装置１００によれば、基板２０の中央領域２１（例えば、中心線２５ｃ）の上方にヘッド部５０を配置した後（図６（ａ）参照）、ヘッド部５０を第１端部２５ａまで移動させ（図６（ｂ）参照）、次に、ヘッド部５０を第２端部２５ｂまで移動させ（図６（ｃ））、次いで、中央領域２１までヘッド部５０を移動させる（図６（ｄ）参照）。したがって、ヘッド部５０から一回目に吐出された液滴５１のレベリングが進行する前に、二回目の液滴５２を液滴５１に当てることができる（図９参照）。その結果、液滴５２の不吐出（５２ｂ）が生じたとしても、薄膜の形成ムラ領域の発生を抑制または緩和することが可能となる。

すなわち、本実施形態の手法によれば、基板２０の一端２５ａから吐出を開始する一往復の塗布方法（２スキャン法）に比べて、約半分の時間で２回目の吐出を行うことができる。換言すると、基板２０の中央領域２１（または中心線２５ｃ）から吐出を開始して、半面ずつ（２２、２３）２回目の吐出を行うので、一往復の塗布方法（２スキャン法）と比較して、１回目の吐出と２回目の吐出との時間差を短くすることができる。これにより、吐出抜けの箇所における薄膜の形成ムラの影響を少なくすることができる。

なお、上述した実施形態（例えば、図９）では、１回目の吐出と二回目の吐出の位置をほぼ同じにした場合について説明した。しかし、１回目に吐出した液滴５１と、二回目に吐出する液滴５２とが少なくとも一部（例えば、半分）で重なるようにすれば、液滴５２の弾けた部位５３が生じて、吐出抜けの箇所における薄膜の形成ムラを抑制することが可能となる。

加えて、本実施形態における基板２０の中央領域２１から吐出を開始する手法は、基板２０の一端２５ａから吐出を開始する一往復の塗布方法（２スキャン法）に比べて、塗布時間は少し長くなる。しかし、二往復（又はそれ以上）の吐出を実行して塗布する方法と比較すれば、塗布時間は短い。塗布時間が短いことは、液晶パネルの製造ラインにおいてスループットを向上させることができるので好ましい。勿論、本実施形態の手法によって、薄膜の形成ムラ領域の発生を抑制または緩和できることは、不良の液晶パネルの発生を抑制することができ（すなわち、歩留まりの向上）、あるいは、薄膜の修正工程に伴う製造工程のロス（時間的ロス、コスト的ロス）を低減させることができる。

また、本実施形態では、ヘッド部５０からの溶液（塗布液）の吐出によって基板２０の表面に配向膜を形成するが、その場合の溶液（塗布液）は、例えば、ポリイミド液、または、ポリアミック酸もしくはその誘導体を含む溶液である。ただし、基板２０の上に形成する膜（機能膜）によって、ヘッド部５０に供給される溶液を変更することができる。基板２０上に形成される膜（機能膜）としては、例えば、レジスト膜、導電膜、絶縁膜などが挙げられ、その膜に対して必要な溶液が使用されることになる。ヘッド部５０から吐出される溶液の吐出量は、各種製造条件などにあわせて好適なものを選択すればよい。また、吐出量の調整は、例えば、ピエゾ素子の電圧を変化することによって行うことができる。

図１１は、本実施形態の成膜装置１００におけるヘッド部５０の底面の構成を示している。ヘッド部５０には、複数のインクジェットヘッド７０が配列されている。インクジェットヘッド７０は、ヘッド部５０に例えば数十個収納されている。また、各インクジェットヘッド７０には、溶液が吐出される複数のノズル７２が形成されている。一つのインクジェットヘッド７０に、ノズル７２は例えば数百個形成されている。なお、図１１に示したノズル７２の配列は、千鳥形状になっているが、ノズル７２を一列に配列させてもよい。あるいは、ノズル７２の配列を二段の千鳥形状でなく、他の配列（例えば、三段の斜め配列）にすることも可能である。

また、上述の実施形態では、長方形の基板２０の長辺（Ｌ）または短辺（Ｗ）が延びる方向に沿って、基板２０を移動させたが、図１２に示すように、長方形の基板２０を斜めにして、基板２０を移動させることも可能である（矢印１１、１２、１３）。基板２０を斜めにして移動させることによって、基板２０（例えば、アレイ基板）のパターンに依存して、ヘッド部５０からの溶液（塗布液）が所定の濡れ広がりを示す結果、基板２０の特定部位が濡れ難いという現象を緩和できる場合があるからである。なお、基板２０を斜めにして移動させる場合には、基板２０の中心から一番離れた頂点２７ａ、２７ｂを基準にして、中央領域２１または中心線２５ｃを規定すればよい。

図１３は、本実施形態の成膜装置１００の構成の一例を示している。図１３では、ヘッド部５０の底面に位置するインクジェットヘッド７０およびノズル７２が表されるようにしている。なお、図１３に示した例では、インクジェットヘッド７０は、一列に配列されずに、一つおきに斜めに位置するように配列されているが、それに限らず他の配列を採用してもよい。

ヘッド部５０のインクジェットヘッド７０は、溶液供給部（例えば、ポリイミド供給タンク）８０、及び、廃液部（例えば、廃液タンク）８２に接続されている。具体的には、各インクジェットヘッド７０は、分岐配管８７を介して供給配管８５、および、分岐配管８９を介して廃液配管８６に接続されている。供給配管８５は溶液供給部８０に接続されており、一方、廃液配管８６は、廃液部８２に接続されている。

そして、溶液供給部８０中の溶液は、矢印８１に示すように供給配管８５を進み、分岐配管８７を通ってインクジェットヘッド７０に供給される。そして、インクジェットヘッド７０内の廃液は、分岐配管８９を通って、矢印８３に示すように廃液配管８６を進んで廃液部８２に移動する。ここで、バルブ８８（８８ａ、８８ｂ）を調整することによって、配管８５およびインクジェットヘッド７０の溶液の圧力を一定にする処理を行うことも可能である。そのような処理は、図６に示した制御装置３５の制御に基づいて実行するようにしてもよい。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。

本発明によれば、インクジェット方式によって塗布する手法において、塗布されない領域の発生を緩和または抑制することができる成膜装置または成膜方法を提供することができる。

１０ ステージ
２０ 基板
２１ 中央領域
２５ａ 基板の一端
２５ｂ 基板の他端
２５ｃ 中心線
２７ａ、２７ｂ 基板の頂点
３０ 移動装置
３５ 制御装置
５０ ヘッド部
５１ 液滴
５２ 液滴
７０ インクジェットヘッド
７２ ノズル
８０ 溶液供給部
８１ 矢印
８２ 廃液部
８５ 供給配管
８６ 廃液配管
８７ 分岐配管
８８ バルブ
８９ 分岐配管
１００ 成膜装置（インクジェット塗布装置）
２００ 基板
１０００ 成膜装置（インクジェット塗布装置）

Claims (8)

1. 基板に溶液をインクジェット方式によって塗布する成膜装置であって、
   前記基板に前記溶液を吐出するノズルを含むヘッド部と、
   前記基板を保持するステージと、
   前記ヘッド部と前記ステージとを相対的に移動させる移動装置と、
   前記移動装置の移動を制御する制御装置と
   を備え、
   前記ヘッド部は、前記ステージの上に載置される前記基板を横切るような長さを有しており、
   前記制御装置は、
   前記ヘッド部を前記基板の中央領域の上方に配置する第１ステップ（ａ）と、
   前記溶液を吐出させながら、前記移動装置によって前記ヘッド部を、前記基板の上方において第１方向にて前記基板の第１端部まで移動させる第２ステップ（ｂ）と、
   前記第２ステップ（ｂ）の後、前記溶液を吐出させながら、前記第１方向と逆の第２方向にて、前記基板の第１端部から、当該第１端部の反対側の第２端部まで前記ヘッド部を移動させる第３ステップ（ｃ）と、
   前記第３ステップ（ｃ）の後、前記溶液を吐出させながら、前記第１方向にて、前記第２端部から前記基板の前記中央領域まで前記ヘッド部を移動させる第４ステップ（ｄ）と
   を実行させるように構成されていることを特徴とする、成膜装置。
   
   
2. 前記基板は、液晶パネル用のマザーガラス基板であり、
   前記溶液は、配向膜を構成する材料を含む、請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記基板の形状は、長辺および短辺を有する長方形であり、
   前記第１の方向は、前記長辺が延びる方向に沿った方向である、請求項１または２に記載の成膜装置。
4. 前記第２ステップ（ｂ）と前記第３ステップ（ｃ）において、前記基板のうち前記ヘッド部の移動が重なる領域では、
   前記第２ステップ（ｂ）で吐出された前記溶液の少なくとも一部に重なるように、前記第３ステップ（ｃ）で前記溶液を吐出させながら前記ヘッド部を移動させることを特徴とする、請求項１から３の何れか一つに記載の成膜装置。
5. 前記第３ステップ（ｃ）と前記第４ステップ（ｄ）において、前記基板のうち前記ヘッド部の移動が重なる領域では、
   前記第３ステップ（ｃ）で吐出された前記溶液の少なくとも一部に重なるように、前記第４ステップ（ｄ）で前記溶液を吐出させながら前記ヘッド部を移動させることを特徴とする、請求項４に記載の成膜装置。
6. 基板に溶液をインクジェット方式によって塗布する成膜方法であって、
   前記基板に前記溶液を吐出するノズルを含むヘッド部を、基板の中央領域の上方に配置する第１工程（ａ）と、
   前記溶液を吐出させながら、前記ヘッド部を、前記基板の上方において第１方向にて前記基板の第１端部まで移動させる第２工程（ｂ）と、
   前記第２工程（ｂ）の後、前記溶液を吐出させながら、前記第１方向と逆の第２方向にて、前記基板の第１端部から、当該第１端部の反対側の第２端部まで前記ヘッド部を移動させる第３工程（ｃ）と、
   前記第３工程（ｃ）の後、前記溶液を吐出させながら、前記第１方向にて、前記第２端部から前記基板の前記中央領域まで前記ヘッド部を移動させる第４工程（ｄ）と
   を含む、成膜方法。
   
7. 前記基板は、液晶パネル用のマザーガラス基板であり、
   前記溶液は、配向膜を構成する材料を含み、
   前記基板の形状は、長辺および短辺を有する長方形であり、
   前記第１の方向は、前記長辺が延びる方向に沿った方向である、請求項６に記載の成膜方法。
8. 前記第２工程（ｂ）で吐出された前記溶液の少なくとも一部に重なるように、前記第３工程（ｃ）では、前記溶液を吐出させながら前記ヘッド部を移動させ、かつ、
   前記第３工程（ｃ）で吐出された前記溶液の少なくとも一部に重なるように、前記第４工程（ｄ）では、前記溶液を吐出させながら前記ヘッド部を移動させることを特徴とする、請求項６または７に記載の成膜方法。

Images