JP2004047579A

JP2004047579A - Method and apparatus for discharging liquid-like substance

Info

Publication number: JP2004047579A
Application number: JP2002200413A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Kawase; 川瀬　智己
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-02-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus for discharging a liquid-like substance having small film thickness distribution to obtain a coating film having a uniform thickness and to enhance using efficiency by reducing waste in the substance for coating. <P>SOLUTION: In the method for discharging the liquid-like substance including steps of discharging the substance from a nozzle of a liquid droplet discharge head and coating a substrate rotated by a spin coater or an already rotating substrate with the substance, the substrate is divided into at least two of an inside region and an outside region along the circumference disposed at a predetermined distance from the rotating center of the substrate, and an mount of the discharging substance to the inside region is increased by more than that of the substance to the outside region. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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２５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２６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２７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２８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２９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、印字に長時間を要してしまう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、液滴吐出ヘッドのノズルから液状物を吐出させ、スピンコータによって回転させる基板、あるいは既に回転している基板に対して塗布する液状物の吐出方法であって、基板の回転中心から所定距離に位置する円周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、当該内側領域に対する液状物の吐出量を外側領域に対する液状物の吐出量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（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液状物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かえることにより、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。
【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、内側領域および外側領域に対して、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が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、基板の回転中心から外側に向かって、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が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、基板の回転中心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、基板の回転中心付近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が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スピンコータの角速度に応じて、液滴吐出ヘッドの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が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。
【００１９】
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、ノズルが複数設けられている液滴吐出ヘッドを用いることが好ましい。
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。
【００２０】
また、本発明の液状物の吐出方法を実施するにあたり、基板の回転中心からの距離に応じて、基板の半径方向に対するノズル列の配列方向の傾斜角度を変えることが好ましい。
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。
【００２１】
また、本発明の別の態様は、液滴吐出ヘッドのノズルから液状物を吐出させ、スピンコータによって回転させる非円形の基板、あるいは既に回転している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。
このように非吐出時間を設けて実施することにより、基板の形状が非円形であって、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、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、無駄なく液状物を塗布することができる。
【００２２】
また、本発明の液状物の吐出方法を実施するにあたり、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。
このように非吐出時間を設けて実施することにより、液滴吐出ヘッドのノズルの吐出位置において、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、基板上の所望位置には確実に液状物を塗布することができる。
【００２３】
また、本発明の別の態様は、液状物を吐出して、静止または回転している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、
ノズルから液状物を吐出させるための液滴吐出ヘッドと、
液状物の吐出量を制御するための吐出量調節手段と、
基板を回転させるためのスピンコータと、を備え、
吐出量調節手段が、基板の回転中心から所定距離に位置する円周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、当該外側領域に対する液状物の吐出量を、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（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液状物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かえることにより、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。さらに、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ことにより、基板の形状や液状物の種類に依存せずに、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。
【００２４】
また、本発明の別の態様は、複数のノズルからなるノズル列を有する液滴吐出ヘッドから液状物を吐出して、スピンコータにより回転させる基板、あるいは既に回転している基板に対して塗布する液状物の吐出装置であって、基板の中心からの距離に応じて、基板の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変えてあ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、液状物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、ノズル列の配列方向の傾斜角度を変えるによって、液滴吐出ヘッドからの液状物の単位吐出量をかえることができる。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、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。
【００２５】
【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詳細に説明する。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。
【００２６】
［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、スピンコータによって回転させる基板、あるいは既に回転している基板に対して塗布する液状物の吐出方法であって、基板の回転中心から所定距離に位置する円周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、外側領域に対する液状物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。
【００２７】
（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に示すスピンコータ２４と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。
【００２８】
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液状物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、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、スピンコータ２４に対応して少なくとも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に示すように、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▼スピンコータ
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、かかるスピンコータ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の制御に従って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、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、スピンコータ２４により回転させる基板２６、あるいは既に回転している基板２６に対して、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。
この液滴８は、スピンコータ２４の回転による遠心力によって、図５（ｂ）に示すように基板２６の表面上を広がり、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の一部が遠心力により周囲に飛散してしまい、滴下される液滴８の量が適当でない場合は、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バラツキが生じるおそれがある。
したがって、第１の実施形態に使用する液状物の吐出装置は、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
液状物の吐出量を調節するに際して、図７（１）に示すように、スピンコータ２４の回転軸１５を中心とする二つの円周２６ａ，２６ｂを境にして、基板２６の液状物を塗布する領域（以下、この領域を「塗布領域」という）を、一例として三つの領域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ためである。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、取付板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。
すなわち、ＲＯＭ６２に記憶されているプログラムにより、圧電素子４１への通電のオン／オフのタイミングを液滴吐出ヘッド２２の各ノズル２７ａ毎に切替えて液状物の吐出量を調節することが好ましい。
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の取付板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。
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を、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。
【００４２】
▲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が設けられていることが好ましい。
【００４３】
▲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。
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。
【００４４】
▲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の取付板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。
【００４５】
（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が、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
［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。
【００４９】
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とを有し、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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、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の角速度、すなわち、試料台５１の回転する角速度に応じて液滴吐出ヘッド５８の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。
【００５２】
［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、スピンコータによって回転させる基板、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およびスピンコータを併用する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円周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）基板が回転していない場合には、基板を回転させて、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。）。
【００５３】
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く、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。
【００５４】
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。
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く、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、予めスピンコータによって基板を回転させておいても良いし、あるいは基板を回転させずに、静止状態においてレジスト材料を基板に対して塗布することも好ましい。
【００５５】
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、スピンコータにより高速回転させて、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。
【００５６】
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。
【００５７】
［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、スピンコータによって回転させる非円形の基板、あるいは既に回転している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。
【００５８】
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、六角形等の多角形の基板、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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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、非円形の基板の全体位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。
【００６２】
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。
【００６３】
［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。
【００６４】
（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。
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。
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。
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。
【００６５】
（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を形成することが好ましい。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。
【００６６】
（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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
（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。
【００７１】
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。
【００７２】
［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。
【００７３】
（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。
【００７４】
（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。このように構成すると、レジスト材料は無駄なく塗布することができる。
次いで、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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
（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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
（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。
【００８２】
（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。
【００８３】
［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１〜６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。
【００８４】
【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、スピンコータで回転させる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。
【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、その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】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２）。
【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３）。
【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４）。
【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]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for discharging a liquid material and a device for discharging a liquid material, and more particularly, to a method for discharging a liquid material and a device for discharging a liquid material, in which a uniform coating film is obtained and the usage efficiency of the liquid material is good. About.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique for forming a relatively thin coating film on a semiconductor substrate, a liquid crystal display device, or a color filter substrate, a coating method such as a spin coater method, a die coating method, and a roll coating method has been known. ing. Among these coating methods, a spin coater method is generally considered to be suitable for forming a thin and uniform coating film on the order of microns.
In this spin coater method, a substrate to be coated on which a coating film is formed (hereinafter, referred to as a “substrate”) is held on a spin chuck, and a liquid material to be coated, for example, a resist material is dropped on a central portion thereof. In this method, the substrate is rotated at a high speed, and the liquid liquid is diffused from the central portion of the substrate toward the outer peripheral portion by the generated centrifugal force to form a coating film.
However, such a spin coater method is suitable for forming a uniform coating film with a small film thickness distribution as compared with other coating methods, but about 90% or more of the dropped liquid material is removed from the substrate surface to the surrounding area. The problem is that the liquid material is wasted wastefully and is environmentally and economically disadvantageous because it is diffused and leveled.
[0003]
Therefore, as shown in FIG. 25, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-250389 discloses that a wasteful consumption of a liquid material is suppressed, and a coating film having a uniform thickness is formed even if the substrate has warpage or unevenness. A thin film forming apparatus and a thin film forming method aiming at the above are disclosed. More specifically, a plurality of ink jet type nozzles for intermittently ejecting a liquid material intermittently are provided in a predetermined direction, and the nozzles are linearly moved relative to each other in a direction perpendicular to the arrangement direction to move the liquid material onto the substrate. There is disclosed a thin film forming apparatus and a thin film forming method characterized by being applied on the top.
[0004]
Further, as shown in FIG. 26, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-314148 discloses a method for producing a resin coating film. More specifically, after a resin coating film is provided on a substrate by an inkjet nozzle for the purpose of reducing a non-uniform film thickness portion (bead) and expanding a useful area, a first heating unit is used. In the step of heating and drying the resin coating film by a second heating means provided separately from the first heating means, the temperature of the outer edge portion is locally controlled. It has been disclosed.
[0005]
Further, as shown in FIG. 27, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-10657 discloses a thin film forming apparatus which aims at forming a thin film having a predetermined thickness with little waste of a coating liquid. More specifically, with respect to the substrate, an inkjet head having a plurality of fine nozzles for discharging the application liquid, rotating means for rotating the substrate, the inkjet head in a region near the rotation axis, and between the separated region. A relative movement means for performing relative movement, and a relative movement control means for controlling the relative movement speed of the relative movement means to be reduced or the angular velocity to be reduced from the region near the rotation axis to the separated region; A thin film forming apparatus having the same is disclosed.
[0006]
Further, as shown in FIG. 28, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-174819 discloses a coating film forming method and a film forming method for reducing the material cost and forming a coating film having excellent uniformity of the film thickness. 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 horizontally arranged in a processing chamber by an inkjet nozzle, and (b) a supply of the film material. A method of forming a coating film by rotating the substrate to diffuse the film material on the substrate to form a coating film.
[0007]
Further, as shown in FIG. 29, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-288455 aims 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 device is disclosed. More specifically, a data storage unit for storing the positions of a first region where a first resist thin film is formed and a second region where a second resist thin film is formed; A first resist coating portion for forming a second resist thin film in the second region and a second resist coating portion for forming a second resist thin film in the second region; And a resist coating control unit for controlling the resist coating apparatus.
[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 Application Laid-Open No. 8-250389, the substrate has a square shape in order to linearly move the ink jet type nozzle in a fixed direction. Although the liquid material is suitable when its size is specified, it may be wasted on a liquid material when it is applied to a substrate having a circular shape or a substrate having a different size.
In addition, the columnar spacers may be arranged on the substrate, but the columnar spacers may hinder the diffusion of the liquid material, making it difficult to form a thin film having an increasingly uniform thickness. Was seen.
[0009]
In the method of manufacturing a resin coating film disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-314148, in the step of heating and drying the resin coating film, 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, and the manufacturing cost increases and the manufacturing time increases. 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 the uniform thickness including the film thickness distribution near the rotation center of the substrate. It was difficult to form a thin film having the following.
[0010]
Further, in the thin film forming apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-10657, coating is performed while controlling the angular velocity and the moving speed, but it is difficult to perform fine control. On the other hand, since it is basically intended to discharge a fixed amount of the coating liquid from the ink jet head, it is necessary to reduce the moving speed or the angular velocity of the head in the outer peripheral portion of the substrate, so that printing takes a long time. There was a problem that it was necessary. In addition, when the viscosity or solid content of the coating liquid changes due to environmental conditions, it is basically difficult to discharge a fixed amount of the coating liquid from the inkjet head, and as a result, the use efficiency of the coating liquid is increased. Therefore, it was difficult to form a thin film having a uniform thickness.
[0011]
In the method of forming a coating film disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-174819, since a droplet-like or mist-like film material is basically supplied to the entire surface of the substrate at one time, a fixed amount of coating material is supplied from an inkjet head. When the liquid can be constantly discharged, it is effective in forming a thin film having a uniform thickness.However, when the viscosity or solid content of the coating liquid changes due to environmental conditions, the vicinity of the rotation center of the substrate is reduced. There was a problem that the film thickness was likely to be slightly thick.
Further, the resist coating apparatus disclosed in JP-A-2000-288455 is also an effective coating means for forming a plurality of resists having different densities and the like in a short time. However, there was a problem that the film was likely to be slightly thick.
[0012]
Accordingly, the present invention is intended to solve such a problem, and the film thickness distribution is small and uniform over the entire substrate by changing the discharge amount of the liquid applied to the substrate. It is an object of the present invention to provide a method for discharging a liquid material and a device for discharging a liquid material in which a coating film having a thickness can be obtained and the applied liquid material is reduced in waste, thereby increasing the use efficiency.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided a method of discharging a liquid material from a nozzle of a droplet discharge head and applying the liquid material to a substrate which is rotated by a spin coater or a substrate which has already been rotated. When divided into at least two of an inner region and an outer region along a circumference located at a predetermined distance from, the discharge amount of the liquid material to the inner region is set to be larger than the discharge amount of the liquid material to the outer region. A method for discharging a liquid material characterized by the above is provided, and the above-described problem can be solved.
That is, by changing the discharge amount of the liquid material from the droplet discharge head in accordance with the position (inner area and outer area) of the substrate on which the liquid material is applied, the film thickness distribution is small and uniform over the entire substrate. A coating film having the same thickness can be obtained.
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 liquid material to be applied and to improve the use efficiency. .
[0014]
In carrying out the method for discharging a liquid material of the present invention, a plurality of droplet discharge heads are prepared as droplet discharge heads, and different droplet discharge heads are used for the inner region and the outer region. It is preferable to apply a liquid material.
By implementing in this way, the film thickness distribution can be further reduced over the entire substrate, and the use efficiency of the liquid material to be applied can be reduced by reducing waste.
[0015]
In carrying out the method for discharging a liquid material according to the present invention, it is preferable to change the discharge amount of the liquid material onto the substrate stepwise or continuously from the rotation center of the substrate toward the outside.
By performing in this manner, the discharge amount of the liquid material can be finely controlled in accordance with 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 can be further reduced. Waste can be reduced and the usage efficiency can be increased.
[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 the rotation center of the substrate.
By carrying out in this manner, the problem that the film thickness near the center of rotation of the substrate tends to be increased is solved, the film thickness distribution can be further reduced over the entire substrate, and the waste of the applied liquid material is reduced. To increase the use efficiency.
[0017]
In carrying out the method for discharging a liquid material according to the present invention, it is preferable to apply the liquid material while moving the droplet discharge head.
By carrying out in this manner, the discharge amount of the liquid material can be finely controlled 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 throughout, and The use efficiency can be improved by reducing waste of the applied liquid material.
[0018]
In carrying out the method for discharging a liquid material according to the present invention, it is preferable to control the operation of the droplet discharge head according to the distance between the droplet discharge head and the substrate and the angular velocity of the spin coater.
By carrying out in this manner, 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, so that the film thickness distribution can be further reduced throughout. In addition, use efficiency can be improved by reducing waste of the liquid material to be applied.
[0019]
In carrying out the method for discharging a liquid material of the present invention, it is preferable to use a droplet discharge head having a plurality of nozzles as the droplet discharge head.
By performing in this manner, 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, so that the film thickness distribution can be further reduced throughout. In addition, use efficiency can be improved by reducing waste of the liquid material to be applied.
[0020]
Further, in carrying out the method for discharging a liquid material according to the present invention, it is preferable to change the inclination angle of the arrangement direction of the nozzle rows with respect to the radial direction of the substrate in accordance with the distance from the rotation center of the substrate.
By carrying out in this manner, 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. The unit application amount of the liquid to the liquid can be changed.
[0021]
Further, another aspect of the present invention is a method of discharging a liquid material from a nozzle of a droplet discharge head and rotating a non-circular substrate that is rotated by a spin coater, or a liquid material that is applied to a non-circular substrate that is already rotating. A discharge method,
A method of discharging a liquid material characterized by providing a non-discharge time during which a liquid material is not discharged in addition to a discharge time during which a liquid material is discharged from a nozzle of a droplet discharge head.
By providing the non-discharge time in this manner, the substrate may have a non-circular shape, and there may be no non-circular substrate on which the liquid is to be applied at the discharge position of the nozzle of the droplet discharge head. Even if there is, the possibility that the liquid material is applied to a portion other than the substrate is reduced, and as a result, the liquid material can be applied without waste.
[0022]
In carrying out the method for discharging a liquid material according to the present invention, the non-discharge time is synchronized with the time during which there is no non-circular substrate on which the liquid material is to be applied at the discharge position of the nozzle of the droplet discharge head. Is preferred.
By providing the non-discharge time in this manner, even if there is no non-circular substrate on which the liquid material is to be applied at the discharge position of the nozzle of the droplet discharge head, the liquid material is surely applied to the substrate. The liquid material can be surely applied to a desired position on the substrate while the risk of being applied to other portions is reduced.
[0023]
Further, another aspect of the present invention is an apparatus for discharging a liquid material for discharging a liquid material and applying the liquid material to a stationary or rotating substrate,
A droplet discharge head for discharging a liquid material from the nozzle,
Discharge amount adjusting means for controlling the discharge amount of the liquid material,
A spin coater for rotating the substrate,
When the discharge amount adjusting means divides at least two of an inner region and an outer region along a circumference located at a predetermined distance from the center of rotation of the substrate, the discharge amount of the liquid material to the outer region is adjusted to the inner region. A liquid discharge apparatus characterized by controlling the discharge amount larger than the liquid discharge amount is provided, and the above-described problem can be solved.
That is, the discharge amount adjusting means changes the discharge amount of the liquid from the droplet discharge head in accordance with the position (inner area and outer area) of the substrate on which the liquid is to be applied. Is small and a coating film having a uniform thickness can be obtained. In addition, while controlling the discharge amount adjusting means, the liquid material is discharged from the nozzles of the droplet discharge head, and the discharge amount of the liquid material from the droplet discharge head is changed to reduce waste of the applied liquid material. To increase the use efficiency. Further, by discharging the liquid material from the nozzle of the droplet discharge head while controlling by the discharge amount adjusting means, the film thickness distribution is small and uniform over the entire substrate irrespective of the shape of the substrate and the type of the liquid material. A coating film having a thickness can be obtained.
[0024]
Further, another aspect of the present invention is a method in which a liquid material is ejected from a droplet ejection head having a nozzle row including a plurality of nozzles, and is applied to a substrate that is rotated by a spin coater or applied to a substrate that is already rotating. An apparatus for discharging a liquid material, wherein an inclination angle of an array direction of the nozzle rows with respect to a radial direction of the substrate is changed according to a distance from a center of the substrate, and a liquid material discharging apparatus is provided. The above-mentioned problem can be solved.
That is, the unit discharge amount of the liquid material from the droplet discharge head can be changed by changing the inclination angle in the arrangement direction of the nozzle rows in accordance with the position of the substrate on which the liquid material is applied (the inner region and the outer region). it can. Therefore, a coating film having a small thickness distribution over the entire substrate and having a uniform thickness can be obtained, and the use efficiency of the applied liquid can be reduced by reducing waste.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, such an 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.
[0026]
[First Embodiment]
The first embodiment is a method of discharging a liquid material from a nozzle of a droplet discharge head and applying the liquid material to a substrate that is rotated by a spin coater or to a substrate that is already rotating. When divided into at least two of an inner region and an outer region along a circumference located at a predetermined distance from the center, the discharge amount of the liquid material to the outer region is set to be larger than the discharge amount of the liquid material to the inner region. This is a characteristic method of discharging a liquid material.
Hereinafter, a method of discharging a liquid material according to the first embodiment will be specifically described for each component with reference to the drawings as appropriate.
[0027]
(1) Liquid Discharge Apparatus (1) Configuration of Droplet Discharge Head FIG. 1 shows a droplet discharge head 22 used in the first embodiment. More specifically, FIG. 1A is a perspective view showing a main part of the droplet discharge head 22 used in the first embodiment, partially cut away, and FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line bb of the droplet discharge head 22 shown in FIG.
The liquid discharge apparatus including the liquid drop discharge head 22 includes a spin coater 24 shown in FIG. 2, and both of them are controlled by a host computer.
[0028]
In addition, the droplet discharge head 22 discharges a plurality of liquid substances, that is, at least two or more liquid substances of the same or different types from a corresponding nozzle row and applies the liquid substances to a substrate by an inkjet method using a piezoelectric element. Is preferred.
However, the apparatus for discharging a liquid material according to the present invention is not limited to such an ink-jet method, and can be used as long as a plurality of minute liquid substances can be sequentially discharged, even if the discharge apparatus is of another method. . For example, a discharge device using a so-called heating-type inkjet method that discharges a liquid material using bubbles generated by heating may be used.
[0029]
The droplet discharge head 22 includes, for example, a nozzle plate 29 made of stainless steel, a vibration plate 31 arranged to face the nozzle plate 29, and a plurality of partition members 32 for joining the two together. Further, between the nozzle plate 29 and the vibration plate 31, a plurality of liquid material storage chambers 33 and a liquid reservoir 34 are formed by each partition member 32, and the plurality of liquid material storage chambers 33 are formed. The connection with the liquid reservoir 34 is communicated with each other via a passage 38. Further, a liquid supply hole 36 is formed at an appropriate position of the vibration plate 31, and a liquid supply device 37 is connected to the liquid supply hole 36.
The liquid material supply device 37 includes a resist material used for photolithography as a liquid material, and one of filter element materials (M), for example, a filter element material (M) corresponding to an R pixel among RGB pixels. And a device for supplying a filter element material (M) or the like corresponding to the Y pixel among the YMC pixels to the liquid supply hole 36.
Therefore, the supplied liquid material is filled in the liquid reservoir 34, and further filled in the liquid material storage chamber 33 through the passage 38.
[0030]
The nozzle plate 29 that constitutes a part of the droplet discharge head 22 is provided with a nozzle row 27 for jetting a liquid material in a jet form from a liquid material storage chamber 33. A liquid material pressing 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 material pressing body 39 has a piezoelectric element 41 and a pair of electrodes 42a and 42b sandwiching the piezoelectric element 41.
Further, the piezoelectric element 41 has a function to bend and deform so as to protrude outward as indicated by an arrow C by energizing the electrodes 42a and 42b, thereby increasing the volume of the liquid material storage chamber 33. When the volume of the liquid storage chamber 33 increases, the liquid corresponding to the increased volume, for example, the filter element material (M), flows into the liquid storage chamber 33 from the liquid reservoir 34 through the passage 38. .
On the other hand, when the power supply to the piezoelectric element 41 is released, both the piezoelectric element 41 and the vibration plate 31 return to their original shapes, and the liquid material storage chamber 33 also returns to its original volume. As a result, the pressure of the liquid material inside the liquid material storage chamber 33 increases, and the liquid material, for example, the filter element material (M), is discharged from the nozzle row 27 as droplets 8.
The droplets 8 can be stably ejected from the nozzle array 27 as fine droplets regardless of the type of solvent or the like contained in the liquid material.
[0031]
{Circle around (2)} Number of Droplet Discharge Heads In addition, at least one droplet discharge head 22 may be provided corresponding to the spin coater 24. It is also preferable to have a plurality.
In that case, it is preferable to discharge the liquid using a different droplet discharge head for each of the divided substrate regions. For example, as shown in FIG. 12, three droplet discharge heads 22a, 22b, and 22c may be provided, and each of them may be assigned 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 area in charge of each of the droplet discharge heads 22a, 22b, and 22c is subdivided, and the area under the control of each of the droplet discharge heads is limited. Control can be made finer. In addition, when a plurality of droplet discharge heads are provided, the area covered by each droplet discharge head is reduced, so that the liquid material is not coated more than one droplet discharge head covers the entire surface of the substrate 26. The possibility of occurrence of a portion is reduced as much as possible.
In particular, when the discharge amount of the liquid material is significantly different in each of the regions 26c, 26d, and 26e, it is preferable to provide a plurality of droplet discharge heads and share the discharge of the liquid material. The reason for this is that, not only is it possible to individually control the discharge amount according to each region than in the case where one droplet discharge head 22 is provided, and it is also possible to finely control the discharge amount by each droplet discharge head. It is because it becomes.
[0032]
In addition, as shown in FIG. 3, a nozzle row 27 corresponding to a plurality of liquids is provided in each of the droplet discharge heads 22a, 22b, and 22c, and each of the droplet discharge heads 22a, 22b, and 22c is, for example, It is also preferable to use a plurality of droplet discharge heads respectively corresponding to the color filter inks of the RGB pixels or the YMC pixels, and to discharge the inks corresponding to the RGB pixels or the YMC pixels respectively.
The reason for this is that, with such a 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.
Therefore, for example, when three droplet discharge heads 22a, 22b, and 22c are provided in accordance with the evaporation characteristics of a plurality of liquid substances, one droplet discharge head 22a operates once to discharge one liquid substance. The liquid material is applied twice, and another liquid droplet ejection head 22b is operated in the same manner to apply the liquid material twice, and the other liquid droplet ejection head 22c is similarly operated to apply the liquid material three times. It becomes easier.
[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 application area of the substrate 26 are taken into consideration, and the droplet discharge head It is preferable to change the discharge amount of the liquid material over the entire application region by moving the substrate 22 relative to the substrate 26 or the like.
In addition, when there is one droplet discharge head 22, it is preferable to provide a nozzle row 27 corresponding to a plurality of liquid materials. In this case, the entire liquid ejecting apparatus can be made compact. For example, by providing three rows of nozzles 27 corresponding to three liquids on the droplet discharge head 22, the droplet discharge head 22 can be compared with a case where three droplet discharge heads 22a, 22b, and 22c are provided. Occupied area can be reduced, and the occupied area of a driving device or the like corresponding to the droplet discharge head 22 can also be reduced.
[0034]
{Circle over (3)} Nozzle row In the liquid ejecting apparatus according to the present invention, the nozzle row 27 is appropriately configured so that the ejected droplets 8 are fixed to the circular substrate 26 fixed on the spin coater 24 shown in FIG. A configuration for coating is preferred.
That is, as shown in FIG. 3, the nozzle row 27 has a plurality of fine nozzles 27a having a diameter of about 0.02 to 0.1 mm, and a plurality of lines of each nozzle 27a are arranged per unit length. Is preferred.
The nozzle array 27 can discharge the liquid material flowing in the direction indicated by the arrow a in the drawing as minute droplets from each nozzle 27 a by the piezoelectric element 41. It should be noted that the number of nozzles 27a is not limited to a plurality in the liquid material discharging apparatus according to the present invention, and may be one.
[0035]
{Circle around (4)} Spin coater The spin coater 24 is preferably installed below the droplet discharge head 22 so as to cover the range in which it moves. That is, as shown in FIG. 2, the spin coater 24 has a rotating shaft 15 and a mounting plate 14 fixed on an upper portion thereof, and the mounting plate 14 corresponds to a portion where the rotating shaft 15 is fixed. This is a device that rotates at a constant angular velocity ω around a central portion 14a in a steady state except immediately after starting and immediately before stopping.
The angular velocity ω is, for example, a value within a range of 10 to 10,000 rpm. When the substrate 26 is fixedly arranged on the upper surface of the mounting plate 14, the substrate 26 rotates at a constant angular velocity ω about the central portion 14a. As shown in FIG. 4, the mounting plate 14 is preferably rotated by a drive mechanism 25 including a motor and the like operating under the control of the host computer 60. It is preferable that the droplet discharge head 22 moves and operates under the control of the host computer 60.
[0036]
(5) Host Computer In the host computer 60, it is preferable that an input device 66 such as a keyboard and a mouse and an output device 67 such as a display and a printer are connected to the main body of the device.
FIG. 6 is a functional block diagram showing the configuration of the host computer 60. Further, 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, and these are preferably connected to each other via a bus 65. The CPU 61 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 preferably functions as a discharge amount adjustment unit which is a feature of 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 or permanent data necessary for control of the CPU 61. Is preferred. Further, it is preferable that the input / output control device 64 controls input and output of data with the input device 66 and the output device 67.
[0037]
(2) Method of Ejecting Liquid In the first embodiment, after the droplet 8 is ejected from the droplet ejection head 22 to the substrate 26 rotated by the spin coater 24 or the substrate 26 already rotated. As shown in FIG. 5A, it is preferable that the droplet 8 is dropped on a substrate 26 disposed below the droplet discharge head 22.
The droplet 8 spreads on the surface of the substrate 26 as shown in FIG. 5B by the centrifugal force caused by the rotation of the spin coater 24, and the coating film 9 is formed on the substrate 26 as shown in FIG. Will be done.
However, when a part of the dropped droplet 8 is scattered around due to centrifugal force, and the amount of the dropped droplet 8 is not appropriate, some liquid material has a strong viscosity and is formed on the substrate 26. The film thickness of the coating film to be formed may not be uniform and may vary.
Therefore, the apparatus for discharging a liquid material used in the first embodiment does not cause the scattering of the droplets 8, the variation of the coating film due to the difference in the shape of the substrate and the characteristics of the liquid material, and the waste of the liquid material. It is preferable to adjust the discharge amount of the liquid by changing the discharge amount as follows.
[0038]
{Circle around (1)} Adjusting method of discharge amount 1
When adjusting the discharge amount of the liquid material, as shown in FIG. 7A, the liquid material on the substrate 26 is applied between two circumferences 26a and 26b around the rotation axis 15 of the spin coater 24. It is preferable to divide a region (hereinafter, this region is referred to as “application region”) into three regions 26c, 26d, and 26e, for example. Then, as shown in FIG. 7B, the discharge amount of the liquid material is increased in the order of the regions 26c, 26d, and 26e with respect to the divided regions 26c, 26d, and 26e. It is preferable to change the outer regions 26d and 26e so that the outer regions 26d and 26e are larger than the closer inner region 26c.
The reason for this is that by adjusting the discharge amount of the liquid material in this way, even in the outer region where the liquid material is hard to spread, more liquid material can be applied than in the inner region. Therefore, even when 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 discharge amount of the liquid material is indicated by the number of arrows p and the difference in length. That is, it means that the larger the number of arrows p and the longer the length of the arrow p, the larger the ejection amount.
[0039]
Further, 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 into more than three. When dividing into more than three, for example, as shown in FIG. 11A, it is preferable that the discharge amount Y of the liquid material is changed stepwise by a fixed amount from the inside to the outside.
Further, the application area may be subdivided as much as possible to increase the number of divisions, and may be changed so that the discharge amount Y of the liquid material continuously increases as shown in FIG.
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]
{Circle around (2)} Adjusting method of discharge amount 2
It is preferable that the operation of the droplet discharge head 22 is controlled by the host computer 60 when adjusting the discharge amount of the liquid material.
That is, it is preferable that the timing of turning on / off the power to the piezoelectric element 41 be switched for each nozzle 27 a of the droplet discharge head 22 to adjust the discharge amount of the liquid material by a program stored in the ROM 62.
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 rate of the solvent contained in the liquid material, and the angular velocity at which the mounting plate 14 of the spin coater 24 rotates. It is desirable to consider
The reason is that the liquid material spreads differently on the substrate depending on its characteristics. For example, if the viscosity is high, the liquid material is difficult to spread and easily stays at the center of the substrate. 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 it is assumed that the degree of spreading of the liquid material is different. Therefore, it is necessary to adjust the discharge amount of the liquid material according to the difference. This is because it is desirable to make the amount appropriate.
[0041]
(3) Adjusting method of discharge amount 3
When adjusting the discharge amount of the liquid material, it is preferable to increase the discharge amount Y of the liquid material in proportion to the distance x from the rotation center (center portion 14a) of the substrate 26. In this case, if the relationship between the discharge amount Y and the distance x is shown in a graph, it becomes a straight line having a constant slope as shown in FIG. 8A, and the change rate y of the discharge amount Y with respect to the distance x, If the relationship with the distance x is shown in a graph, it becomes a straight line parallel to the x-axis as shown in FIG.
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 represented by a graph. 9 (2), in which the ratio y is proportional to the distance x, becomes a straight line with a constant slope.
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 becomes a curve as shown in FIG. 10A, and the graph shows the relationship between the change rate y of the discharge amount Y with respect to the distance x and the distance x. Is a curve as shown in FIG. 10 (2) in which the ratio y is inversely proportional to the distance x.
[0042]
(4) Method 4 for adjusting the discharge amount
When adjusting the discharge amount of the liquid material, it is preferable that the position of the droplet discharge head 22 is fixed without moving, and the discharge amount of each nozzle 27 a is changed by controlling the power supply 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 to change the position relative to the substrate 26, thereby changing the discharge amount of the liquid material. In this case, it is preferable that the droplet discharge head 22 is provided with one nozzle 27a.
[0043]
5) Method 5 for adjusting the discharge amount
When adjusting the discharge amount of the liquid material, as shown in FIGS. 14A and 14B, the inclination angle of the nozzle row 27 of the plurality of droplet discharge heads 22 with respect to the radial direction of the substrate 26, that is, It is preferable that 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 be changed according to the distance from the rotation center 26f of the substrate 26.
The reason for this is that by changing the inclination angle of the plurality of nozzle rows 27, the number of nozzle rows (nozzle holes) 27 arranged per unit width of the substrate 26 changes, so that the unevenness of the liquid material can be reduced. is there. Further, since the coating unevenness is reduced in this manner, the adjustment itself of the discharge amount of the liquid material corresponding to the position of the substrate 26 can be eased.
For example, as shown in FIG. 14A, three droplet discharge heads 22 having different horizontal widths (W1 to W3) and vertical lengths (h1 to h3) and different numbers (two or three) of the nozzle rows 27 are used. Prepared and arranged outward from the rotation center 26f, respectively. As an example, the inclination angle of the nozzle row 27 near the rotation center 26f is set to 0 °, and the inclination angle of the intermediate nozzle row 27 is set to 45 °, The inclination angle of the nozzle row 27 farthest from the center 26f is preferably set to 90 °.
In this case, in the case of the nozzle row 27 near the rotation center 26f, two nozzle holes existing in the rotation direction correspond to apply the unit width of the substrate 26, but the nozzle row 27 far from the rotation center 26f In this case, since the six nozzle holes correspond to each other, uneven coating 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, 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 horizontal position does not move, there will be places on the substrate where no nozzle rows (nozzle holes) exist. However, for example, by increasing the number of nozzle rows 27 far from the rotation center 26f, the applied liquid material is easily diffused outward, 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 horizontal width (W1 to W3) and vertical length (h1 to h3) and the same number of nozzle rows 27 (two) are prepared. , From the rotation center 26f to the outside, and as an example, the inclination angle of the nozzle row 27 near the rotation center 26f is 0 °, the inclination angle of the middle nozzle row 27 is 60 °, and the rotation center 26f It is preferable to set the inclination angle of the nozzle row 27 farthest from the nozzle row to 85 °.
In this case, since the radial lengths (L1, L2, L3) in the regions 26c, 26d, and 26e of the substrate 26 are sequentially reduced outward, a portion where the nozzle row (nozzle hole) does not exist on the substrate And the adjustment of the discharge amount of the liquid material can be eased.
When a liquid material is applied using the plurality of droplet discharge heads 22 as described above, a coating film having a uniform thickness can be formed on the substrate. However, in order to further reduce the film thickness distribution of the coating film. In addition, leveling may be applied to reduce the unevenness of the formed coating film and make it smooth.
[0044]
(6) Adjustment method of discharge amount 6
When adjusting the discharge amount of the liquid material, the discharge amount may be changed based on 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”). preferable.
Of course, the discharge amount per unit area on the surface of the substrate 26 may be changed while keeping the amount discharged from each nozzle 27a per unit time constant. However, finer control is performed in consideration of the discharge amount per unit time of each nozzle 27a, that is, the discharge amount changes depending on the position (for example, the distance from the center) of the substrate surface and the time, instead of such a configuration. Becomes possible. Therefore, waste of the liquid material can be further reduced, and a coating film having a uniform thickness can be formed.
Further, it is preferable that the unit discharge amount is changed in accordance with the characteristics of the liquid material to be applied in consideration of the characteristics. The reason is that 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 spread on the substrate is different due to 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, the thixotropic property, and the like can be considered.
[0045]
(3) The type of the liquid material, the type of the applied material, and the type of the substrate liquid material are not particularly limited. For example, a resist material, an alignment film material, a pigment ink, a dye ink, a color filter ink (also a filter element material) are used. ), An electroluminescent material (including a hole transporting material and an electron transporting material), a plasma light emitting material, and the like. In particular, in the case of a resist material or an alignment film material, the film thickness distribution usually needs to be within ± 2%, so that it is suitable as a liquid material as a target of the ejection method of the present invention.
[0046]
In addition, the types of the plurality of liquid materials are appropriately selected, and the amount of the solvent is determined. For example, the solution viscosity is set to a value within a range of 1 to 30 mPa · s (measurement temperature: 25 ° C., the same applies hereinafter). preferable. When the solution viscosity is less than 1 mPa · s, it may be substantially difficult to increase the thickness of the coating material. On the other hand, when the solution viscosity exceeds 30 mPa · s, the nozzle portion may be clogged or may not be 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 applied material and the uniformity of the thickness becomes better, the type of the plurality of liquid materials is appropriately selected, and the solution viscosity is 2 to 10 mPa · s. The value is preferably in the range, and more preferably in the range of 3 to 8 mPa · s.
[0047]
The solution viscosities of the plurality of liquid materials may be appropriately selected according to the application of the applied 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 it is desired to increase the film thickness in relation to color purity.
The type of the coating material on which the coating is formed by coating the liquid material on the substrate is not limited, and for example, a color filter described below obtained by applying a color filter ink, a light emitting layer in an electroluminescence device, a plasma, or the like. Examples include a light emitting medium in a display panel, a resist film and an alignment film in a liquid crystal display device. Further, the material and use of the substrate on which the liquid material is applied are 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, using a polycarbonate phase-change optical disk having a diameter of about 130 mm as a substrate, a UV curable liquid is used as a liquid material, and a protective film for a metal-deposited surface formed on the substrate surface is formed by the above-described liquid material coating method. May be.
[0048]
[Second embodiment]
Next, a description will be given of a second embodiment of the liquid material ejection device according to the present invention. That is, the discharge device according to the second embodiment is a liquid discharge device for discharging a liquid material and applying the liquid material to a substrate, the liquid discharge head having a nozzle, a discharge amount adjusting means, When the discharge amount adjusting means divides the region of the substrate to which the liquid material is applied into at least two, the discharge amount of the liquid material to any one of the divided regions is larger than that of the other divided regions. The liquid ejecting apparatus is characterized in that a large amount of liquid is controlled.
Here, FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing the liquid material discharge device 50. The liquid discharge device 50 is configured to apply the liquid onto the glass substrate 10 by dropping the liquid from a droplet discharge head 58 having a nozzle 58a. Note that the following description focuses on portions different from the first embodiment, and description of common portions may be omitted or simplified in some cases.
[0049]
First, as shown in FIG. 15, the liquid discharge device 50 includes a sample table 51 that rotates while vacuum-sucking the glass substrate 10, a housing 52 that houses the entire apparatus, and scatters as the sample table 51 rotates. A waste liquid pipe 54 for collecting a liquid material to be removed, an exhaust pipe 55 for exhausting the inside, a liquid container 56 for storing a liquid material such as a resist solution, a pressurized tank 57 for storing the same, a glass substrate 10 And a lid 59 having a horizontal moving mechanism 58b for horizontally moving the nozzle 58a, and a lid 59. The operation control of the entire apparatus is performed as a discharge amount adjusting means. It is preferably performed by a functioning control unit 40.
In FIG. 15, the liquid 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 table 51, and the glass substrate 10 is attached to the chuck. May be configured to be fixed.
[0050]
Further, it is preferable that the liquid discharge device 50 drops (including, for example, partially sprays) a liquid (eg, a resist liquid) from the nozzle 58a onto the glass substrate 10 fixed at the center of the sample table 51. At that time, the droplet discharge head 58 is operated according to the control of the control unit 40, the position with respect to the glass substrate 10 is changed, and the application of the glass substrate 10 is performed around the circumference around the rotation axis of the sample stage 51. The region is divided into an inner side near the rotation axis and an outer side, and the discharge amount of the liquid discharged from the nozzle 58a is changed so that the region outside the inner side is larger than the inner side.
The reason for this is that, in such a configuration, the liquid material is applied more to the outer region where the liquid material is difficult to spread on the surface of the glass substrate 10 than to the inner region. 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 amount of liquid discharged from the waste liquid pipe 54 is extremely small, waste of the liquid is extremely reduced.
[0051]
When the liquid material is applied by dripping the liquid material from the nozzle 58a of the liquid droplet discharge head 58 according to the control of the control unit 40, the discharge amount of the liquid material is changed stepwise or continuously by a fixed amount. It is also preferable to make it. It is also preferable to make the distance proportional to 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 discharged from the nozzle 58a according to the characteristics of the liquid or the shape of the glass substrate 10.
Furthermore, when the glass substrate 10 has a rectangular shape, for example, the distance between the droplet discharge head 58 and the glass substrate 10 and the angular velocity of the glass substrate 10, that is, the liquid material is surely dropped onto the glass substrate 10. It is preferable to control the operation of the droplet discharge head 58 according to the angular velocity at which the sample stage 51 rotates.
In any of the configurations, since the waste of the liquid material is extremely reduced, the liquid material discharged from the waste liquid pipe 54 can be reduced as much as possible.
[0052]
[Third Embodiment]
The third embodiment is a method for discharging a liquid material including the following steps, in which a liquid material is discharged from a nozzle of a droplet discharge head and rotated by a spin coater, or is rotated. This is a method for applying a resist material using both an ink jet method and a spin coater for applying to a substrate.
(A) When the substrate is divided into at least two of an inner region and an outer region along a circumference located at a predetermined distance from the rotation center of the substrate, the discharge amount of the resist material to the outer region is reduced by the discharge amount of the liquid material to the inner region. (Hereinafter, may be referred to as a coating step).
(B) When the substrate is not rotating, a step of rotating the substrate to diffuse the applied resist material (hereinafter, may be referred to as a diffusion step).
[0053]
1. Application Apparatus and Application Step The application apparatus and application step of the resist material used in the third embodiment can be the same 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 area and outer area) of the substrate on which the resist material is applied, the film thickness distribution is small and uniform over the entire substrate. A coating film made of a resist material can be obtained.
[0054]
In addition, the resist material is discharged from the nozzle of the droplet discharge head, and the discharge amount of the resist material from the droplet discharge head is changed according to the position (inner area and outer area) of the substrate on which the resist material is applied. Accordingly, the amount of the resist material that is applied and diffused can be relatively reduced, so that the waste of the resist material can be reduced and the use efficiency can be improved.
Further, by discharging the resist material from the nozzles of the droplet discharge head, a predetermined amount can be precisely applied to a predetermined location without depending on the shape of the substrate or the type of the resist material. Therefore, a coating film having a small thickness distribution over the entire substrate and a uniform thickness can be obtained.
When applying the resist material to the substrate, the substrate may be rotated by a spin coater in advance, or the resist material may be applied to the substrate in a stationary state without rotating the substrate. preferable.
[0055]
2. Diffusion process The diffusion process of the resist material means that the substrate after applying the resist material while changing the discharge amount is rotated at high speed by a spin coater, and the coating film with a small film thickness distribution and uniform thickness over the entire substrate This is the step of obtaining
Here, the rotation speed of the spin coater is not particularly limited, but is preferably, for example, a value within a range of 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, making it 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 rotation speed of the spin coater exceeds 10,000 rpm, excessive diffusion of the resist material occurs, making it difficult to form a coating film having a predetermined thickness, or when radial stripes are generated. Because there is.
Therefore, the rotation speed of the spin coater is more preferably set to a value in the range of 100 to 5,000 rpm, and further preferably set to a value in the range of 250 to 3,000 rpm.
[0056]
3. In addition, after the diffusion step, it is preferable to heat the resist material to remove a solvent contained in the resist material.
Therefore, as an example, it is preferable to heat and dry at a temperature of 50 to 120 ° C. for a time of 1 to 60 minutes. It is also preferable to perform vacuum drying under a temperature condition of less than 50 ° C.
[0057]
[Fourth embodiment]
The fourth embodiment is a method of discharging a liquid material from a nozzle of a droplet discharge head and applying the liquid material to a non-circular substrate that is rotated by a spin coater or a non-circular substrate that is already rotating. In addition, there is provided a method for discharging a liquid material, wherein a non-discharge time during which the liquid material is not discharged is provided in addition to the discharge time during which the liquid material is discharged from the nozzle of the droplet discharge head.
That is, as shown in FIG. 13, the substrate to which the liquid material is applied also includes a rectangular substrate 46. In this case, unlike the case of the circular shape, the distances 46a, 46b, 46c from the center to the peripheral portion are different and not constant. In some cases, the liquid material cannot be applied to the surface. For example, even if an attempt is made to apply to the circled portion 46d in FIG. 13, when the substrate 46 rotates and moves to the position indicated by the broken line in the figure, the liquid cannot be applied.
Therefore, when the shape of the substrate is non-circular, by providing a non-discharge time for not discharging the liquid material, in addition to the discharge time for discharging the liquid material from the nozzle of the droplet discharge head, Even when the substrate does not exist under the nozzle, the liquid material is less likely to be applied to a portion other than the substrate, and as a result, the liquid material can be applied without waste and with high accuracy.
Hereinafter, a method of discharging a liquid material according to the fourth embodiment will be specifically described.
[0058]
1. The shape of the non-circular substrate to which the substrate liquid is applied is not particularly limited as long as it is not circular, but, for example, a rectangular, square, triangular, rhombic, pentagonal, hexagonal or other polygonal substrate, or , An ellipse, an ellipse, an irregular shape and the like.
Further, even when a substantially circular substrate is partially cut out or provided with a non-coated portion, it is included in the non-circular substrate for convenience.
[0059]
2. Discharge time The discharge time is the time during which the liquid is discharged, and the length can be changed as appropriate depending on the area of the substrate, the shape of the substrate, the viscosity of the liquid, the coating thickness, and the like.
[0060]
3. Non-discharge time The non-discharge time is a time during which the liquid material is not discharged, and can be appropriately set during the discharge time, before the start of the discharge time, or after the end of the discharge time. Further, the length of the non-discharge time can be appropriately changed depending on the area of the substrate, the shape of the substrate, the viscosity of the liquid material, the applied thickness, and the like.
In providing such a non-discharge time, it is preferable to synchronize the non-discharge time with the time during which there is no non-circular substrate on which the liquid material is to be applied at the discharge position of the nozzle of the droplet discharge head.
The reason for this is that by providing the non-discharge time in this way, even if there is no non-circular substrate on which the liquid material should be applied at the discharge position of the nozzle of the droplet discharge head, the liquid material can be reliably discharged. This is because the liquid material can be surely applied to a desired application position while the possibility of application to a portion other than the substrate is reduced.
[0061]
In synchronizing the non-ejection time with the time when the non-circular substrate on which the liquid is to be applied does not exist at the ejection position of the nozzle of the droplet ejection head, the non-circular substrate on which the liquid is to be applied is synchronized. Preferably, the position is measured continuously or discontinuously.
For example, a position measuring mark is provided at a predetermined position on a non-circular substrate, and the position of the non-circular substrate is accurately grasped by measuring the position of the position measuring mark using an optical sensor or the like. Is preferred. 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 an optical sensor on the front side of the non-circular substrate and detecting transmitted light. Is preferred.
Then, based on the information on the predetermined position of the non-circular substrate, the non-discharge time and the time during which the non-circular substrate to which the liquid is to be applied does not exist at the discharge position of the nozzle of the droplet discharge head. It is preferable to control the ejection of the liquid material from the nozzles of the droplet ejection head while reliably synchronizing with the above.
[0062]
In addition, in providing the non-discharge time, the droplet discharge head is controlled according to the distance between the droplet discharge head and the substrate and the angular velocity of the substrate (mounting plate) so that the discharged liquid does not reach the substrate. Preferably, the operation is controlled.
That is, as shown in FIG. 13, when the substrate 46 has a rectangular shape, the discharged liquid does not drop onto the substrate if the discharge time (timing) is inappropriate, even if the discharge amount of the liquid is accurate. May pass through the substrate, and the liquid material may not be applied to the substrate and may be wasted.
Also, 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 ejection head and the substrate and the angular velocity of the substrate must be taken into account.
That is, it is preferable that the operation of the droplet discharge head is controlled in consideration of the distance between the droplet discharge head and the substrate and the angular velocity of the substrate (mounting plate) so that the discharged liquid material drops onto the substrate without fail. . Therefore, the liquid material discharged from the nozzle 27a is surely dropped and applied to the substrate 46, and the liquid material can be prevented from being wasted.
[0063]
[Fifth Embodiment]
The fifth embodiment is a method for manufacturing a color filter by an ink jet method to which the method for discharging a liquid material 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 discharged from nozzle rows corresponding to the respective color filters, and the discharge amount is changed in accordance with the position of the color filter.
In the following description, parts different from the above-described embodiment will be mainly described, and description of common parts may be omitted as appropriate.
[0064]
(1) Method of Manufacturing Color Filter FIG. 17 is a diagram schematically illustrating a method of manufacturing the color filter 1 using an ink jet method in the order of steps.
In this method of manufacturing a color filter, first, it is preferable to manufacture a filter element by combining a photolithography method and an inkjet method.
That is, as shown in FIG. 17A, after preparing the mother substrate 12, one of the color filter materials, for example, a blue color filter material 13B, is provided on the surface thereof, as shown in FIG. 17B. It is preferable to apply using an inkjet method.
Next, as shown in FIG. 17C, after a photoresist 17 is applied, partial exposure is performed using a photomask or the like corresponding to a position where a blue pixel is to be formed. It is preferable that the area of the partial exposure is, for example, about 30 μm × 100 μm.
Next, as shown in FIG. 17D, it is preferable to develop the unexposed portion of the photoresist 17 and then remove the exposed blue color filter material 13B by etching according to the lithography method.
Next, after the photoresist 17 is once removed 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, to thereby form the red pixel 13R. Is preferably formed.
Next, 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, respectively, and the filter element 3 as shown in FIG. Is preferred.
[0065]
(2) Heat treatment and formation of protective film Next, in order to completely dry the formed filter element 3, it is preferable to perform heat treatment at a predetermined temperature for a predetermined time.
Thereafter, as shown in FIG. 17F, it is preferable to form a protective film 4 for protecting the filter element 3 and the like and flattening the surface of the color filter 1. When forming the protective film 4, it is preferable to apply the above-described method for discharging a liquid material according to the present invention. Then, 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 device using the ink jet system described in the second embodiment.
[0066]
(3) Configuration of Color Filter In the color filter 1 obtained as described above, a plurality of filter elements 3 are formed in a dot pattern on the surface of a rectangular substrate 2 made of glass, plastic, or the like. In this embodiment, a dot matrix is formed. It is formed in a shape.
The filter element 3 is provided with one of R (red), G (green), and B (blue), or one of Y (yellow), M (magenta), and C (cyan). Of the color filter 1, the filter elements 3 of the respective colors are arranged in a predetermined arrangement. For example, as shown in FIG. 18A, a so-called stripe arrangement in which all columns of a matrix have the same color, and as shown in FIG. 18B, any three filter elements 3 arranged on a vertical and horizontal line are converted from RGB pixels. 18 (c), the arrangement of the filter elements 3 as shown in FIG. 18 (c) is made different, and any three adjacent filter elements 3 are composed of RGB pixels or YMC pixels. (So-called delta arrangement).
[0067]
The size of the color filter 1 is not particularly limited, but may be, for example, a rectangle having a diagonal length of 1.8 inches (4.57 cm). The size of one filter element 3 is not particularly limited, but may be, for example, 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, that is, a so-called inter-element pitch can be set to, for example, 50 μm or 75 μm.
[0068]
When the color filter 1 is used as an optical element for full color display of a liquid crystal display device or the like, it is preferable to form one pixel by using three filter elements 3 corresponding to RGB pixels or YMC pixels as one unit. Then, it is preferable to perform full color display by selectively passing light emitted from a liquid crystal display device or the like to any one of RGB pixels or YMC pixels or a combination thereof in one pixel. . At this time, by forming the black mask 13BK from a resin material having substantially no translucency, it is possible to prevent color mixing and improve contrast.
[0069]
Further, the above-described color filter 1 is preferably formed by cutting out from the mother substrate 12 having a large area shown in FIG. 19 because the manufacturing cost is low and it is economically advantageous. That is, in a 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 is formed around the color filter forming region 11. Is formed, and the color filter 1 is preferably formed by cutting the mother substrate 12 along the groove.
[0070]
(4) Use Example of Color Filter A liquid crystal display device can be configured using the above-described color filter 1. The configuration and the manufacturing method of the liquid crystal display device can be publicly known and general contents. For example, the liquid crystal display device 170 as shown in FIG. 20 can be used. This 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. Further, 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 sealant 173. It is the structure which did.
[0071]
The drive IC 183 mounted around the liquid crystal display device 170 allows the passive type of a simple matrix, the active type using a TFD (Thin Film Diode) element as a switching element, or the active type using a TFT (Thin Film Transistor) element as a switching element. The liquid crystal element 179 is operated by a method or the like, so that full-color display can be performed.
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 perfect reflective type.
[0072]
[Sixth Embodiment]
The sixth embodiment is a method for manufacturing an electroluminescence device by an ink jet system to which the method for discharging a liquid material according to the first embodiment is applied. The method for manufacturing an electroluminescent device is characterized in that an electroluminescent material is discharged from a nozzle of a droplet discharge head while rotating a substrate of the electroluminescent device, and a discharge amount is changed according to an application position on the substrate. And
In the following description, parts different from the above-described embodiment will be mainly described, and description of common parts may be omitted as appropriate.
[0073]
(1) Manufacturing Method of Electroluminescence Device A process of manufacturing an active matrix type electroluminescence display device as shown in a schematic drive circuit in FIG. 21 will be described.
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), oxygen gas, or the like as a source gas. A base protective film (not shown) made of is formed. At this time, it is preferable that the thickness of the underlayer protective film is set to a value within a 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 Angstrom amorphous silicon film, is formed on the surface of the base protective film by a plasma CVD method. At this time, it is preferable that the thickness of the silicon film is set to a value within a range of about 300 to 700 Å.
Thereafter, a crystallization step such as laser annealing or a solid phase growth method is performed on the semiconductor film 120a to crystallize the semiconductor film 120a into a polysilicon film.
[0074]
(2) Formation of TFT Next, as shown in FIG. 22B, a resist material is applied by the above-described method for discharging a liquid material according to the present invention, and a desired mask obtained by exposing and developing the resist film is used. The island-shaped semiconductor film 120b is formed by patterning the semiconductor film 120a. With this configuration, the resist material can be applied without waste.
Next, a gate insulating film 121a made of a silicon oxide film or a nitride film is formed on the surface of the display substrate 102 on which the semiconductor film 120b is formed by a plasma CVD method using TEOS, oxygen gas, or the like as a source gas. At this 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.
[0075]
Although the semiconductor film 120b serves as a channel region and a source / drain region of the current thin film transistor 110, 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, but they are formed in the same procedure. Therefore, in the following description, only the current thin film transistor 110 will be described, and the switching thin film transistor will be described. Is omitted.
[0076]
Next, as shown in FIG. 22C, a conductive film such as aluminum or tantalum is formed by a sputtering method, and thereafter, a resist material is applied by the above-described method for discharging a liquid material 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, for example, phosphorus ions at a high temperature 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 the impurity is not 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 buried in the contact holes 123 and 124.
[0077]
Further, as shown in FIG. 22E, a signal line 104, a common power supply line 105, and a scan 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 inside of the contact hole 132, a resist material is applied to the ITO film by the method of discharging a liquid material according to the present invention, and a desired mask obtained by exposing and developing the resist film is used. The pixel electrode 111 electrically connected to the source / drain region 110a is formed at a predetermined position surrounded by the signal line 104, the common power supply line 105, and the scanning line 103 by patterning the ITO film. Also in this case, the resist material can be applied without waste.
Here, by using the coating method using the ink jet method described in the first embodiment and the coating device using the ink jet method described in the second embodiment, a resist material having a uniform film thickness is used. A coating can be obtained. Further, since the amount of the resist material to be discarded can be reduced, it is environmentally and economically advantageous.
[0078]
(3) Discharge of Electroluminescent Material Next, as shown in FIG. 23, a plurality of electroluminescent materials are discharged onto the display substrate 102, which has been subjected to the pretreatment, while changing the discharge amount in accordance with the application position by the ink jet method. That is, a plurality of electroluminescent materials are sequentially discharged from the nozzle rows corresponding to the respective electroluminescent materials. Here, as shown in FIG. 23A, with the upper surface of the preprocessed display substrate 102 facing upward, an electro-electrode for forming the hole injection layer 113A corresponding to the lower layer of the light emitting element 140 is formed. A luminescent material 140A, for example, polyphenylenevinylene, 1,1-bis- (4-N, N-ditolylaminophenyl) cyclohexane, tris (8-hydroxyquinolinol) aluminum, or the like is discharged using an inkjet type coating apparatus. Is selectively applied in a region at a predetermined position surrounded by the step 135. Note that the electroluminescent material 140A is preferably a precursor in a state of being dissolved in a solvent as a functional liquid.
[0079]
Next, as shown in FIG. 23B, heating or light irradiation is performed to evaporate the solvent contained in the electroluminescent material 140A, thereby forming a solid thin hole injection layer 113A on the pixel electrode 111. Then, FIGS. 23A and 23B are repeated a required number of times to form a hole injection layer 113A having a sufficient thickness as shown in FIG. Subsequently, as shown in FIG. 24A, an electroluminescent material 140B for forming an organic semiconductor film 113B, for example, cyano, is formed on the upper layer of the light emitting element 113 with the upper surface of the display substrate 102 facing upward. Polyphenylenevinylene, polyphenylenevinylene, and polyalkylphenylene are ejected by an inkjet method, and are selectively applied to a region surrounded by a step 135. In addition, it is preferable that the electroluminescent material 140B used is an organic fluorescent material dissolved in a solvent as a functional liquid.
[0080]
Next, as shown in FIG. 24B, the solvent contained in the electroluminescent material 140B is evaporated by performing heating, light irradiation, or the like, so that a solid thin organic semiconductor film 113B is formed over the hole injection layer 113A. I do.
The operation shown in FIGS. 24A and 24B is repeated a plurality of times to form an organic semiconductor film 113B having a sufficient thickness, as shown in FIG. The semiconductor film 113B forms the electroluminescent light emitting element 113.
Therefore, the film thickness distribution in the plane direction is reduced, and as a result, an electroluminescence layer having uniform light emission characteristics in the plane direction can be obtained. In addition, with this configuration, it is possible to reduce color mixture at the boundary between adjacent regions.
[0081]
(4) Formation of Reflective Electrode Finally, as shown in FIG. 24D, a reflective electrode (counter electrode) 112 is formed on the entire surface of the display substrate 102 or in a stripe shape. By forming the reflection electrode in this manner, an electroluminescence device having a sandwich structure can be manufactured.
[0082]
(5) Modification of Electroluminescence Device As a modification of the above-described electroluminescence manufacturing device, a stripe type in which three types of light-emitting pixels corresponding to RGB pixels or YMC pixels are formed in a band shape, or as described above, Depending on the drive IC, any structure such as an active matrix type display device including a transistor for controlling a current flowing to the light emitting layer for each pixel or a structure applied to a passive matrix type can be suitably adopted.
[0083]
[Other embodiments]
As described above, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described first to sixth embodiments. For example, embodiments having any other specific structures and shapes can be provided as long as the object of the present invention can be achieved, including the following modifications.
That is, the method for discharging a liquid material and the device for discharging a liquid material according to the present invention are not limited to the above-described resist coating device, the color filter manufacturing device, or the electroluminescent device manufacturing device. The present invention can also be used for various electro-optical devices such as a display panel, a field emission display (FED), an electrophoresis device, a thin cathode ray tube, and a CRT (Cathode-Ray Tube).
Further, according to the method for discharging a liquid material and the device for discharging a liquid material according to the present invention, the method can be applied to a manufacturing process of various substrates included in an electro-optical device.
[0084]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the method and apparatus for discharging a liquid material of the present invention, the film thickness distribution is obtained by changing the discharge amount of the liquid material in accordance with the application position of the substrate rotated by the spin coater. And a coating film having a small thickness and a uniform thickness can be obtained, and the waste of the applied liquid material is reduced, so that the use efficiency can be significantly improved. More specifically, the film thickness distribution of the coating film composed of a liquid material is within ± 2%, depending on more preferable application conditions, within ± 1%, and further preferable application conditions is ± 0.5%. Can be controlled within the range. In addition, the use efficiency of 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 method and apparatus for discharging a liquid material of the present invention are expected to be suitably used, for example, for forming a coating film made of a resist material or a protective film material, or for forming an alignment film in a liquid crystal display device or the like. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a schematic perspective view showing a part of a droplet discharge head constituting a liquid discharge apparatus according to the present invention with a part cut away, and FIG. It is a sectional view taken on line b.
FIG. 2A is a side view partially showing a main part of a spin coater constituting a liquid ejecting apparatus according to the present invention, 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 ejecting apparatus according to the present invention.
FIGS. 5A and 5B schematically show a procedure in which a liquid material is dropped from a droplet discharge head and applied to a substrate. FIG. 5A shows a state immediately after the liquid substance is discharged, FIG. () Is a diagram showing a state in which a coating film is formed by applying the film to a substrate.
FIG. 6 is a functional block diagram illustrating a configuration of a host computer.
7A is a perspective view showing an application area of a divided substrate, and FIG. 7B is a plan view schematically showing a state in which a liquid material is ejected to the application area of the divided substrate by changing an ejection amount. FIG.
8A is a relationship between a distance x from a rotation center of a substrate and a discharge amount Y of a liquid material, and FIG. 8B is a relationship between a distance x and a rate y of change of the discharge amount Y with respect to the distance x. It is a graph which shows an example.
FIG. 9A 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. 9B is a relationship between the distance x and a change rate y of the discharge amount Y with respect to the distance x. It is a graph which shows another example.
FIG. 10A is a relationship between a distance x from a center of rotation of a substrate and a discharge amount Y of a liquid material, and FIG. 10B is a relationship between a distance x and a change rate 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 still another example of the relationship between the distance x from the center of rotation of the substrate and the discharge amount Y of the liquid, and FIG. 11B is a graph showing still another example of the relationship between the distance x and the discharge amount Y. 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, with broken lines, a rectangular substrate and a state in which the substrate is rotated.
FIG. 14 is a diagram schematically illustrating an example of an arrangement relationship between each of the droplet discharge heads and a substrate when three droplet discharge heads are arranged with different inclination angles.
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing an apparatus for discharging a liquid material according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a plan view showing an example of a sample stage.
FIG. 17 is a diagram provided for explaining a manufacturing process of the color filter;
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of arrangement of filter elements in a color filter.
FIG. 19 is a diagram provided for describing a mother substrate in a color filter manufacturing process.
FIG. 20 illustrates an example of a liquid crystal display device.
FIG. 21 is a diagram showing a drive circuit in an active matrix type electroluminescent display device.
FIG. 22 is a diagram provided for explaining a manufacturing process of the electroluminescent device (part 1);
FIG. 23 is a diagram provided for explaining a manufacturing step of the electroluminescence device (part 2);
FIG. 24 is a diagram provided for explaining a manufacturing process of the electroluminescent device (part 3);
FIG. 25 is a diagram provided for explaining a conventional coating method (part 1);
FIG. 26 is a diagram provided for explaining a conventional coating method (part 2);
FIG. 27 is a diagram provided for describing a conventional coating method (part 3);
FIG. 28 is a view provided to explain a conventional coating method (part 4);
FIG. 29 is a view provided to explain a conventional coating method (part 5);
[Explanation of symbols]
1: Color filter 8: Droplets 12, 26, 46: Substrate 14: Mounting plate 15: Rotating shafts 22, 58: Droplet ejection heads 27a, 58a: Nozzle 24: Spin coater 27: Nozzle row 40: Control unit 41: Piezoelectric Element 50: liquid discharge device 51: sample table 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

In a method of discharging a liquid material from a nozzle of a droplet discharge head and rotating a substrate by a spin coater, or a liquid material applied to a substrate that is already rotating,
Dividing at least two of an inner region and an outer region along a circumference located at a predetermined distance from the center of rotation of the substrate, the discharge amount of the liquid material to the outer region is smaller than the discharge amount of the liquid material to the inner region. A method for discharging a liquid material, characterized in that it is increased.

2. The method according to claim 1, wherein a discharge amount of the liquid material to the substrate is changed stepwise or continuously from a rotation center of the substrate toward the outside. 3.

3. The method according to claim 1, wherein the discharge amount of the liquid material is proportional to a distance from a rotation center of the substrate.

2. A plurality of droplet discharge heads are prepared as the droplet discharge head, and a liquid material is applied to the inner region and the outer region using different droplet discharge heads. The method for discharging a liquid material according to any one of claims 1 to 3.

The method for discharging a liquid material according to any one of claims 1 to 4, wherein the liquid material is applied while moving the droplet discharge head.

The liquid according to any one of claims 1 to 5, wherein a discharge operation of the droplet discharge head is controlled in accordance with a distance between the droplet discharge head and the substrate and an angular velocity of the spin coater. How to discharge the object.

The method according to any one of claims 1 to 6, wherein a droplet discharge head having a plurality of nozzles is used as the droplet discharge head.

The liquid material according to any one of claims 1 to 7, wherein an inclination angle of an arrangement direction of the nozzle rows with respect to a radial direction of the substrate is changed according to a distance from a rotation center of the substrate. Discharge method.

In a method of discharging a liquid material to be applied to a non-circular substrate rotated by a spin coater or a non-circular substrate that has already been rotated, a liquid material is discharged from a nozzle of a droplet discharge head.
A method for discharging a liquid material, wherein a non-discharge time during which no liquid material is discharged is provided in addition to a discharge time for discharging a liquid material from a nozzle of the droplet discharge head.

10. The liquid according to claim 9, wherein the non-ejection time and the time when the non-circular substrate on which the liquid material is to be applied does not exist at the ejection position of the nozzle of the droplet ejection head are synchronized. How to discharge the object.

In a liquid discharge apparatus for discharging a liquid, and applying the liquid to a stationary or rotating substrate,
A droplet discharge head for discharging a liquid material from the nozzle,
Discharge amount adjusting means for controlling the discharge amount of the liquid material,
A spin coater for rotating the substrate,
When the discharge amount adjusting means is divided into at least two of an inner region and an outer region along a circumference located at a predetermined distance from the rotation center of the substrate, the discharge amount of the liquid material to the outer region is An apparatus for discharging a liquid material, wherein the discharge amount is controlled to be larger than the discharge amount of the liquid material to an inner region.

The nozzle is a nozzle row including a plurality of nozzles, and an inclination angle of the nozzle row in an arrangement direction with respect to a radial direction of the substrate is changed according to a distance from a rotation center of the substrate. An apparatus for discharging a liquid material according to claim 11.