JP4449602B2 - Droplet discharge apparatus and film pattern forming method - Google Patents
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Description
本発明は、液滴吐出ヘッドの吐出特性に基づいてその吐出動作を制御するようにした液滴吐出装置と、これを用いた膜パターン形成方法に関する。 The present invention relates to a droplet discharge device that controls the discharge operation based on the discharge characteristics of a droplet discharge head, and a film pattern forming method using the droplet discharge device.
従来、薄膜形成技術としては、薄膜塗布法の一つであるスピンコート法が一般的に用いられている。このスピンコート法は、塗布液を基板上に滴下した後に、基板を回転させて遠心力により基板全面に塗布を行い、薄膜を形成する方法であり、回転数及び回転保持時間、あるいは塗布液の粘度などによって膜厚を制御するものである。このようなスピンコート法は、例えば半導体製造工程等に用いられるフォトレジスト膜やSOG(スピンオングラス)等の層間絶縁膜の形成、液晶装置製造工程等におけるオーバーコート膜(平坦化膜)や配向膜の形成、さらには光ディスク等の製造工程における保護膜の形成等に広く用いられている。 Conventionally, as a thin film forming technique, a spin coating method, which is one of thin film coating methods, is generally used. This spin coating method is a method of forming a thin film by rotating the substrate and applying the entire surface of the substrate by centrifugal force after dropping the coating solution onto the substrate. The film thickness is controlled by viscosity or the like. Such a spin coating method includes, for example, formation of a photoresist film used in a semiconductor manufacturing process or the like, an interlayer insulating film such as SOG (spin on glass), an overcoat film (planarization film) or an alignment film in a liquid crystal device manufacturing process or the like. Is widely used for forming a protective film in the manufacturing process of an optical disk or the like.
ところが、このスピンコート法では、供給された塗布液の大半が飛散してしまうため、多くの塗布液を供給する必要があるとともに無駄が多く、生産コストが高くなるといった不都合があった。また、基板を回転させるため、遠心力により塗布液が内側から外側へと流動し、外周領域の膜厚が内側よりも厚くなる傾向があるため、膜厚が不均一になるといった不都合もあった。
これらの対策のため、近年、いわゆるインクジェット法によって基板上に塗布液を塗布し、薄膜を形成する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この技術は、相対移動手段によってインクジェットのノズルを基板に対して直線的に相対移動させ、これによって塗布液を、角型基板上に均一に塗布できるようにしたものである。
However, in this spin coating method, since most of the supplied coating solution is scattered, it is necessary to supply a large amount of coating solution, and there is a disadvantage that the production cost is increased. In addition, since the substrate is rotated, the coating liquid flows from the inside to the outside due to centrifugal force, and the film thickness in the outer peripheral region tends to be thicker than the inside. .
In recent years, a technique for forming a thin film by applying a coating solution on a substrate by a so-called inkjet method has been proposed for these measures (see, for example, Patent Document 1). In this technique, an inkjet nozzle is linearly moved relative to a substrate by a relative moving means so that a coating liquid can be uniformly applied onto a square substrate.
このようなインクジェット法等の液滴吐出法にあっては、インク滴(液滴)の着弾精度の向上、すなわち、制御部で制御した通りの正規の位置にインク滴(液滴)をより正確に着弾させることが、得られる膜パターンの精度向上を図るうえで必須となっている。
このような背景のもとに、従来では、特にインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)のノズルから吐出された液滴が飛行曲がりを起こし、正規の位置からずれて着弾してしまう場合に、以下のような対策が採られていた。
In such a droplet discharge method such as the ink jet method, ink droplet (droplet) landing accuracy is improved, that is, the ink droplet (droplet) is more accurately positioned at a normal position as controlled by the control unit. It is essential to improve the accuracy of the obtained film pattern.
Based on this background, conventionally, particularly when the droplets ejected from the nozzles of the inkjet head (droplet ejection head) cause a flight curve and land out of the normal position, the following Such measures were taken.
第1の対策としては、あるノズルから吐出された液滴が飛行曲がりを起こした場合、同じ場所に重ね打ちを行うとき、別のノズルから液滴を吐出させることで、飛行曲がりが起きた位置の近傍に空白ができるのを防止し、飛行曲がりによるパターン精度の低下を抑える。
第2の対策としては、飛行曲がりを起こすノズルがある場合に、このノズルを含む液滴吐出ヘッド全体の位置を、本来の位置からずらして吐出動作を行わせ、飛行曲がりによる影響を少なくする。
As a first countermeasure, when a droplet ejected from a certain nozzle causes a flight curve, when performing overstrike at the same location, a droplet is ejected from another nozzle, thereby causing the flight curve to occur. Is prevented from forming a blank, and the deterioration of pattern accuracy due to flight bending is suppressed.
As a second countermeasure, when there is a nozzle that causes a flight curve, the position of the entire droplet discharge head including the nozzle is shifted from the original position to perform the discharge operation, thereby reducing the influence of the flight curve.
しかしながら、これらの対策では、得られる膜パターンから飛行曲がりによる影響を完全に無くすことはできず、したがってより高いパターン精度が要求される場合には、その要求に十分に応えることができなかった。
そこで、より高い精度を確保するべく、ノズルから吐出されたインク滴(液滴)の着弾状態に基づき、各ノズルの吐出特性を表すノズル情報を作成し、得られたノズル情報に基づいてノズルの駆動を制御するようにしたインクジェット記録装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。
However, these countermeasures cannot completely eliminate the influence of the flight curve from the obtained film pattern. Therefore, when a higher pattern accuracy is required, the request cannot be sufficiently met.
Therefore, in order to ensure higher accuracy, nozzle information representing the ejection characteristics of each nozzle is created based on the landing state of the ink droplet (droplet) ejected from the nozzle, and the nozzle information is obtained based on the obtained nozzle information. An ink jet recording apparatus that controls driving is known (for example, see Patent Document 2).
このインクジェット記録装置によれば、ノズル情報に基づいて各ノズルの吐出動作を補正し、このように補正した条件のもとで吐出を行っているので、着弾精度を上げて高品位な画像を形成することができる。
しかしながら、前記インクジェット記録装置(液滴吐出装置)のように、ノズルから吐出されたインク滴(液滴)の着弾状態に基づいて各ノズルの吐出特性を表すノズル情報を作成し、得られたノズル情報に基づいてノズルの駆動を制御するようにした場合に、以下に述べる課題がある。 However, as in the case of the ink jet recording apparatus (droplet discharge apparatus), nozzle information representing the discharge characteristics of each nozzle is created based on the landing state of the ink droplet (droplet) discharged from the nozzle, and the obtained nozzle When the nozzle drive is controlled based on the information, there are the following problems.
使用するインクの揮発性が高い場合や、インク滴を着弾させる記録媒体のインク吸収性が悪い場合では、インクを吐出して着弾させた後、着弾位置や着弾径等の着弾状態を計測すると、その間に着弾したインク中の溶媒や分散媒が蒸発(揮発)してしまう。そして、このような溶媒や分散媒の蒸発が進むと、記録媒体上でのインク滴の位置が変わったり、インク滴の径が変化してしまい、正確なデータが得られなくなってしまう。したがって、このようにして得られたデータに基づいて吐出動作の補正を行っても、着弾精度を一定以上に上げることはできなかった。 If the ink used has high volatility or if the ink absorption of the recording medium on which ink droplets are landed is poor, after the ink is ejected and landed, the landing state such as the landing position and the landing diameter is measured. In the meantime, the solvent or dispersion medium in the landed ink evaporates (volatilizes). As the solvent or dispersion medium evaporates, the position of the ink droplet on the recording medium changes or the diameter of the ink droplet changes, and accurate data cannot be obtained. Therefore, even if the ejection operation is corrected based on the data obtained in this manner, the landing accuracy cannot be increased beyond a certain level.
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、各ノズルからの着弾精度を上げ、これによって高精度の膜パターンを形成できるようにした液滴吐出装置と、これを用いた膜パターン形成方法とを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to increase the landing accuracy from each nozzle and thereby form a highly accurate film pattern, It is to provide a film pattern forming method used.
前記目的を達成するため本発明の液滴吐出装置は、
複数のノズルを有し、基体を載置するステージの上方に設けられて前記ノズルから基体上に液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドと前記ステージとを相対的に移動させる移動手段と、前記液滴吐出ヘッドから吐出された液滴の着弾状態を検知する検知手段と、前記検知手段で検知された液滴の着弾状態に基づいて前記各ノズルの吐出特性を検出し、この吐出特性に基づいて前記液滴吐出ヘッドの吐出を制御する制御手段と、前記ステージに隣接して配置され、前記ステージ上に前記液滴吐出ヘッドから吐出される液滴中の溶媒あるいは分散媒の蒸気を供給する蒸気供給手段と、前記ステージ上で前記基体が配置される位置とは異なる位置に配置され、前記液滴吐出ヘッドから液滴が吐出されてその着弾状態が前記検知手段で検知される検査用基板と、を備えたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the droplet discharge device of the present invention comprises:
A droplet discharge head that has a plurality of nozzles and is provided above a stage on which a substrate is placed and discharges droplets from the nozzle onto the substrate, and relatively moves the droplet discharge head and the stage A detecting means for detecting a landing state of a droplet discharged from the droplet discharge head, and a discharge characteristic of each nozzle is detected based on a landing state of the droplet detected by the detecting means. A control means for controlling the ejection of the droplet ejection head based on the ejection characteristics; and a solvent or dispersion in a droplet that is disposed adjacent to the stage and ejected from the droplet ejection head on the stage. a steam supply means for supplying a steam of medium, the arranged positions different from the position where the substrate is placed on the stage, the droplet from the ejection head is ejected droplets that landed state by said detecting means Is characterized by comprising a testing board to be known, the.
この液滴吐出装置によれば、ステージ上に液滴吐出ヘッドから吐出される液滴中の溶媒あるいは分散媒の蒸気を供給する蒸気供給手段を備えているので、例えば検査用の基板上に液滴を吐出して着弾させた後、着弾位置や着弾径等の着弾状態を計測する際、予め前記蒸気供給手段によってステージ上に溶媒(分散媒)蒸気を供給しておくことにより、着弾した液滴(インク)中の溶媒(分散媒)の蒸発(揮発)を抑えることができる。したがって、この溶媒(分散媒)の蒸発(揮発)に起因してノズルの吐出特性を不正確に検出してしまい、これによって吐出した際の着弾精度が低下してしまうのを防止することができる。よって、特に使用する液状材料(インク)の揮発性が高い場合や、液滴(インク滴)を着弾させる基体(記録媒体)の液吸収性が悪い場合でも、高精度の膜パターンを形成することが可能になる。 According to this droplet discharge device, since the vapor supply means for supplying the vapor of the solvent or the dispersion medium in the droplet discharged from the droplet discharge head is provided on the stage, for example, the liquid is applied on the substrate for inspection. After the droplets are ejected and landed, when the landing state such as the landing position and the landing diameter is measured, solvent (dispersion medium) vapor is supplied in advance on the stage by the vapor supply means, thereby landing the liquid. Evaporation (volatilization) of the solvent (dispersion medium) in the droplet (ink) can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the ejection characteristics of the nozzles from being detected inaccurately due to the evaporation (volatilization) of the solvent (dispersion medium), thereby preventing the landing accuracy from being lowered. . Therefore, a highly accurate film pattern can be formed even when the liquid material (ink) used is highly volatile or the substrate (recording medium) on which the droplet (ink droplet) is landed has poor liquid absorbency. Is possible.
また、前記液滴吐出装置においては、前記検知手段は、液滴吐出ヘッドから吐出された液滴の着弾位置と着弾径とを検知し、前記制御手段は、前記検知手段で検知された液滴の着弾位置と正規の着弾位置との第1の差と、前記検知手段で検知された液滴の着弾径と正規の着弾径との第2の差とを求め、前記第1の差と前記第2の差とに基づいて液滴の着弾位置と着弾径との補正値を決定し、前記補正値に基づいて前記液滴吐出ヘッドの吐出を制御するよう構成されているのが好ましい。
このようにすれば、検知手段で検知された液滴の着弾位置と正規の着弾位置との差に基づく補正値を用いて吐出を制御することにより、着弾位置の精度を上げることができ、また、検知手段で検知された液滴の着弾径と正規の着弾径との差に基づく補正値を用いて吐出を制御することにより、吐出量の精度を上げることができる。
In the droplet discharge device, the detection unit detects a landing position and a landing diameter of the droplet discharged from the droplet discharge head, and the control unit detects the droplet detected by the detection unit. A first difference between the landing position and the regular landing position of the liquid droplets, and a second difference between the landing diameter of the droplet detected by the detection means and the normal landing diameter, and the first difference and the It is preferable that a correction value for the landing position and the landing diameter of the droplet is determined based on the second difference, and discharge of the droplet discharge head is controlled based on the correction value.
In this way, it is possible to increase the accuracy of the landing position by controlling the discharge using a correction value based on the difference between the landing position of the droplet detected by the detecting means and the normal landing position, and By controlling the discharge using the correction value based on the difference between the landing diameter of the droplet detected by the detecting means and the normal landing diameter, the accuracy of the discharge amount can be increased.
また、前記液滴吐出装置においては、前記制御手段には、前記検知手段で検知された液滴の着弾径について、液滴中の溶媒又は分散媒の蒸発によって減少した分を補正する蒸発補正手段が備えられているのが好ましい。
このようにすれば、使用する液状材料(インク)の揮発性が非常に高く、前述したように蒸気供給手段によって溶媒(分散媒)蒸気が供給されているにもかかわらず着弾した液滴から溶媒(分散媒)がある程度蒸発してしまうような場合に、蒸発による減少分を補正して制御手段により液滴吐出ヘッドの吐出を制御するので、吐出精度をより高くすることができる。
Further, in the droplet discharge device, the control unit includes an evaporation correction unit that corrects a decrease in the landing diameter of the droplet detected by the detection unit due to evaporation of the solvent or the dispersion medium in the droplet. Is preferably provided.
In this case, the liquid material (ink) to be used is very volatile, and as described above, the solvent (dispersion medium) vapor is supplied from the landed droplets even though the solvent (dispersion medium) vapor is supplied by the vapor supply means. When the (dispersion medium) evaporates to some extent, the amount of decrease due to evaporation is corrected and the ejection of the droplet ejection head is controlled by the control means, so that the ejection accuracy can be further increased.
また、前記液滴吐出装置においては、前記蒸気供給手段は、前記ステージの側方のフラッシングエリアに配置されたフラッシング用の第1の容器と、前記液滴吐出ヘッドから吐出される液滴中の溶媒あるいは分散媒と同じ溶媒あるいは分散媒を貯留してなる第2の容器と、該第2の容器内の溶媒あるいは分散媒を前記第1の容器内に移送する移送手段とを備えてなるのが好ましい。
このようにすれば、通常、装置の一部として設けられるフラッシングエリアの第1の容器と、前記液滴中の溶媒あるいは分散媒と同じ溶媒あるいは分散媒を貯留する第2の容器と、移送手段とを設けただけであるので、液滴吐出装置の大型化や複雑化が抑えられ、装置構成が簡略なものとなる。
In the droplet discharge device, the vapor supply means includes a first container for flushing disposed in a flushing area on the side of the stage, and a droplet in a droplet discharged from the droplet discharge head. A second container storing the same solvent or dispersion medium as the solvent or dispersion medium; and a transfer means for transferring the solvent or dispersion medium in the second container into the first container. Is preferred.
If it does in this way, the 1st container of the flushing area normally provided as a part of apparatus, the 2nd container which stores the same solvent or dispersion medium as the solvent or dispersion medium in the above-mentioned droplet, and a transfer means Therefore, the size and complexity of the droplet discharge device can be suppressed, and the device configuration can be simplified.
なお、この液滴吐出装置においては、前記第2の容器は前記第1の容器内に連通しており、前記移送手段は、前記第2の容器を前記第1の容器より上に昇降可能に上昇させることのできる昇降手段によって構成されているのが好ましい。
このようにすれば、第2の容器内に貯留された溶媒(あるいは分散媒)を、その自重によって第1の容器内に移送せしめることができ、したがって移送手段の装置構成が極めて簡略になる。
In this droplet discharge device, the second container communicates with the first container, and the transfer means can move the second container up and down above the first container. It is preferable that it is constituted by lifting means that can be raised.
In this way, the solvent (or dispersion medium) stored in the second container can be transferred into the first container by its own weight, and thus the apparatus configuration of the transfer means is extremely simplified.
また、この液滴吐出装置においては、前記ステージとフラッシングエリアと液滴吐出ヘッドとが、同じ閉空間内に配設されているのが好ましい。
このようにすれば、溶媒(あるいは分散媒)をフラッシングエリアの第1の容器内に移送してそこで蒸発させることにより、閉空間内をほぼ均一な蒸気濃度にすることができ、したがって着弾位置や着弾径等の着弾状態を計測する際、予め前記蒸気供給手段によって基体上に溶媒(分散媒)蒸気を供給しておくことにより、着弾した液滴(インク)中の溶媒(分散媒)の蒸発(揮発)を安定して確実に抑えることができる。
In this droplet discharge device, it is preferable that the stage, the flushing area, and the droplet discharge head are disposed in the same closed space.
In this way, by transferring the solvent (or dispersion medium) into the first container in the flushing area and evaporating there, the closed space can be made to have a substantially uniform vapor concentration. When the landing state such as the landing diameter is measured, the solvent (dispersion medium) vapor is supplied to the substrate by the vapor supply means in advance, thereby evaporating the solvent (dispersion medium) in the landed droplet (ink). (Volatilization) can be suppressed stably and reliably.
また、この液滴吐出装置においては、前記第1の容器に加熱手段が設けられているのが好ましい。
このようにすれば、第1の容器内に移送された溶媒(あるいは分散媒)を、加熱手段で加熱することでその蒸発速度を速めることができ、したがって基体上の溶媒(あるいは分散媒)の蒸気濃度を、所望の濃度にまで迅速に高めることが可能になる。
In the droplet discharge device, it is preferable that the first container is provided with heating means.
In this way, the evaporation rate of the solvent (or dispersion medium) transferred into the first container can be increased by heating with the heating means, and thus the solvent (or dispersion medium) on the substrate can be accelerated. The vapor concentration can be quickly increased to the desired concentration.
本発明の膜パターン形成方法は、基体を載置するステージの上方に設けられ、該ステージとの間で相対的に移動可能な複数のノズルを有した液滴吐出ヘッドから、基体上に機能性材料の液滴を吐出し、基体上に所望の膜パターンを形成する方法において、前記所望の膜パターンの形成に先立って、前記ステージ上で前記基体が配置される位置とは異なる位置に検査用基板を配置し、前記液滴吐出ヘッドから前記液滴を吐出して前記検査用基板での着弾状態を検知する検知工程と、前記検知工程で検知された液滴の着弾状態に基づいて前記各ノズルの吐出特性を検出し、この吐出特性に基づいて前記液滴吐出ヘッドの吐出を制御する制御信号を作成する制御処理工程と、前記制御信号に基づいて前記液滴吐出ヘッドの吐出を制御しつつ、前記所望の膜パターンを形成する膜パターン形成処理と、を備え、前記検知工程中に、前記ステージに隣接して配置された蒸気供給手段より、前記ステージ上に前記液滴中の溶媒あるいは分散媒と同じ溶媒あるいは分散媒の蒸気を供給することを特徴としている。
The film pattern forming method of the present invention is provided on a substrate from a droplet discharge head provided above a stage on which the substrate is placed and having a plurality of nozzles movable relative to the stage. In a method of forming a desired film pattern on a substrate by discharging droplets of material, prior to the formation of the desired film pattern , an inspection is performed at a position different from the position where the substrate is disposed on the stage. A step of detecting a landing state on the inspection substrate by discharging the droplets from the droplet discharge head and arranging each of the substrates based on the landing state of the droplets detected in the detection step; A control processing step of detecting a discharge characteristic of the nozzle and generating a control signal for controlling the discharge of the droplet discharge head based on the discharge characteristic; and controlling the discharge of the droplet discharge head based on the control signal. While And a film pattern forming process for forming a film pattern, wherein during the sensing step, the vapor supply means disposed adjacent to the stage, the same as the solvent or dispersion medium of said liquid droplets on said stage It is characterized by supplying a vapor of a solvent or a dispersion medium.
この膜パターン形成方法によれば、検知工程中に、ステージ上に液滴中の溶媒あるいは分散媒と同じ溶媒あるいは分散媒の蒸気を供給するようにしているので、例えば検査用の基板に着弾した液滴(インク)中の溶媒(分散媒)の蒸発(揮発)を抑えることができる。したがって、前述したようにこの溶媒(分散媒)の蒸発(揮発)に起因してノズルの吐出特性を不正確に検出してしまい、これによって吐出した際の着弾精度が低下してしまうのを防止することができる。よって、特に使用する液状材料(インク)の揮発性が高い場合や、液滴(インク滴)を着弾させる基体(記録媒体)の液吸収性が悪い場合でも、高精度の膜パターンを形成することが可能になる。 According to this film pattern forming method, during the detection step, the same solvent or dispersion medium vapor as the solvent or dispersion medium in the droplets is supplied onto the stage. Evaporation (volatilization) of the solvent (dispersion medium) in the droplet (ink) can be suppressed. Therefore, as described above, it is possible to prevent the ejection characteristics of the nozzles from being detected inaccurately due to the evaporation (volatilization) of the solvent (dispersion medium), thereby preventing the landing accuracy from being lowered. can do. Therefore, a highly accurate film pattern can be formed even when the liquid material (ink) used is highly volatile or the substrate (recording medium) on which the droplet (ink droplet) is landed has poor liquid absorbency. Is possible.
また、前記膜パターン形成方法においては、前記膜パターン形成処理中にも、前記基体上に前記液滴中の溶媒あるいは分散媒と同じ溶媒あるいは分散媒の蒸気を供給するのが好ましい。
このようにすれば、基体上に吐出した液滴からなる膜の、中央部直上と周辺部直上での溶媒(あるいは分散媒)蒸気濃度の差を少なくすることができ、したがってこの蒸気濃度の差に起因して周辺部の膜厚が中央部の膜厚より厚くなり、得られる膜パターン全体の厚さの均一性が損なわれてしまうのを防止することが可能になる。
In the film pattern forming method, it is preferable to supply the same solvent or dispersion medium vapor as the solvent or dispersion medium in the droplets onto the substrate also during the film pattern formation process.
In this way, it is possible to reduce the difference in the vapor concentration of the solvent (or dispersion medium) immediately above the central portion and immediately above the peripheral portion of the film made of droplets discharged onto the substrate. It is possible to prevent the film thickness of the peripheral part from becoming thicker than the film thickness of the central part due to the above, and the uniformity of the thickness of the entire film pattern to be obtained from being impaired.
また、前記膜パターン形成方法においては、制御処理工程において、前記検知工程で検知された液滴の着弾径について、液滴中の溶媒又は分散媒の蒸発によって減少した分を補正して前記制御信号を作成するのが好ましい。
このようにすれば、使用する液状材料(インク)の揮発性が非常に高く、前述したように溶媒(分散媒)蒸気を供給しているにもかかわらず着弾した液滴から溶媒(分散媒)がある程度蒸発してしまうような場合に、蒸発による減少分を補正して制御信号を作成し、この制御信号に基づいて前記液滴吐出ヘッドの吐出を制御するので、吐出精度をより高くすることができる。
Further, in the film pattern forming method, in the control processing step, the control signal may be corrected by correcting a decrease in the landing diameter of the droplet detected in the detection step due to evaporation of the solvent or the dispersion medium in the droplet. Is preferably created.
In this case, the liquid material (ink) to be used is very volatile, and as described above, the solvent (dispersion medium) is formed from the droplets that have landed even though the solvent (dispersion medium) vapor is supplied. If the liquid is evaporated to some extent, a control signal is created by correcting the decrease due to evaporation, and the ejection of the liquid droplet ejection head is controlled based on this control signal. Can do.
以下、本発明を詳しく説明する。
図1は、本発明の液滴吐出装置の一例を示す図であり、図1において符号30は液滴吐出装置である。この液滴吐出装置30は、ベース31、基板移動手段32、ヘッド移動手段33、液滴吐出ヘッド34、液供給手段35、制御装置40等を有して構成されたものである。ベース31は、その上に、本発明における移動手段を構成する前記基板移動手段32とヘッド移動手段33とを設置したものである。
The present invention will be described in detail below.
FIG. 1 is a diagram showing an example of a droplet discharge device according to the present invention. In FIG. 1,
基板移動手段32は、ベース31上に設けられたもので、Y軸方向に沿って配置されたガイドレール36を有したものである。この基板移動手段32は、例えばリニアモータ(図示せず)により、スライダ37をガイドレール36に沿って移動させるよう構成されたものである。
スライダ37上にはステージ39が固定されている。よって、基板移動手段32がステージ39の移動軸となる。このステージ39は、基板(基体)Sを位置決めし保持するためのものである。すなわち、このステージ39は、公知の吸着保持手段(図示せず)を有し、この吸着保持手段を作動させることにより、基板Sをステージ39の上に吸着保持するようになっている。基板Sは、例えばステージ39の位置決めピン(図示せず)により、ステージ39上の所定位置に正確に位置決めされ、保持されるようになっている。
The substrate moving means 32 is provided on the
A
ステージ39上の基板Sに対し、その両側、すなわち後述する液滴吐出ヘッド34の移動方向(X軸方向)での両側には、液滴吐出ヘッド34にフラッシングを行わせるためのフラッシングエリアF、Fが設けられている。これらフラッシングエリアF、Fには、液滴吐出ヘッド34からのフラッシングによる液滴を受ける第1の容器50が設けられている。
A flushing area F for causing the
第1の容器50は、前記ステージ39の移動方向(Y軸方向)に沿って長く形成された直方体状のもので、内部にスポンジ等の液滴を吸収する部材(図示せず)を収容したものである。また、この第1の容器50にはヒーター等の加熱手段が設けられており、これによって内部に収容される液状材料(インク)は、その溶媒(又は分散媒)成分の蒸発が促進されるようになっている。また、この第1の容器50は、その底面が一方の側、本実施形態では液滴吐出ヘッド34と反対の側が低位となるように、傾斜して形成されている。そして、この低位となった側の側面(又は底面)において、フレキシブルチューブ51を介して第2の容器52に接続している。
The
第2の容器52は、前記のフレキシブルチューブ51を介して第1の容器50に接続したことにより、その内部が第1の容器50内に連通したものとなっている。また、この第2の容器52は、ベース31に設けられた昇降装置53上に載置され、これによって昇降可能となっている。昇降装置53は、本実施形態ではエアーシリンダー54と、これに移動可能に設けられたロッド55と、このロッド55に接続し、かつ前記第2の容器52を載置した載置板56とからなるもので、ロッド55を昇降可能としたことにより、これに接続する載置板56を昇降可能にしたものである。
Since the
このような構成のもとに昇降装置53は、第2の容器52を昇降可能に保持するものとなっている。そして、第2の容器52を第1の容器50より高く上昇させることにより、第2の容器52内の液を、フレキシブルチューブ51を介して第1の容器50内に移送できるようになっている。これにより、昇降装置53は本発明における移送手段として機能するようになっている。そして、この昇降装置53と前記の第1の容器50、フレキシブルチューブ51、第2の容器52とから、本発明の蒸気供給手段が構成されている。
なお、本実施形態では、ベース31の上面の一部が切り欠かれて開口が形成され、この開口内を前記載置板56が昇降するように、昇降装置53が構成されている。
Based on such a configuration, the lifting
In this embodiment, a part of the upper surface of the
ヘッド移動手段33は、ベース31の後部側に立てられた一対の架台33a、33aと、これら架台33a、33a上に設けられた走行路33bとを備えてなるもので、該走行路33bをX軸方向、すなわち前記の基板移動手段32のY軸方向と直交する方向に沿って配置したものである。走行路33bは、架台33a、33a間に渡された保持板33cと、この保持板33c上に設けられた一対のガイドレール33d、33dとを有して形成されたもので、ガイドレール33d、33dの長さ方向に液滴吐出ヘッド34を搭載するキャリッジ42を移動可能に保持したものである。キャリッジ42は、リニアモータ(図示せず)等の作動によってガイドレール33d、33d上を走行し、これにより液滴吐出ヘッド34をX軸方向に移動させるよう構成されたものである。
このような構成のもとに、このヘッド移動手段33と前記の基板移動手段32とは、液滴吐出ヘッド34とステージ39とを相対的に移動させる、移動手段として機能するようになっている。
The head moving means 33 includes a pair of
Based on such a configuration, the head moving means 33 and the substrate moving means 32 function as moving means for relatively moving the
ここで、このキャリッジ42は、ガイドレール33d、33dの長さ方向、すなわちX軸方向に例えば1μm単位で移動が可能になっており、このような移動は制御装置40によって制御されるようになっている。したがって、後述するように基板Sへの吐出に先だって液滴吐出ヘッド34の吐出特性を調べる際、予め設定した位置に向けて液滴を吐出させることができるようになっている。また、前述したように第1の容器50、50の位置が制御装置40に記憶されることにより、後述するように液滴吐出ヘッド34によるフラッシングのための液滴の吐出が、第1の容器50上に確実になされるようになっている。
Here, the
液滴吐出ヘッド34は、前記キャリッジ42に取付部43を介して回動可能に取り付けられたものである。取付部43にはモータ44が設けられており、液滴吐出ヘッド34はその支持軸(図示せず)がモータ44に連結している。このような構成のもとに、液滴吐出ヘッド34はその周方向に回動可能となっている。また、モータ44も前記制御装置40に接続されており、これによって液滴吐出ヘッド34はその周方向への回動も、制御装置40によって制御されるようになっている。
The
ここで、液滴吐出ヘッド34は、図2(a)に示すように例えばステンレス製のノズルプレート12と振動板13とを備え、両者を仕切部材(リザーバプレート)14を介して接合したものである。ノズルプレート12と振動板13との間には、仕切部材14によって複数の空間15と液溜まり16とが形成されている。各空間15と液溜まり16の内部は液状材料で満たされており、各空間15と液溜まり16とは供給口17を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート12には、空間15から液状材料を噴射するためのノズル孔18が縦横に整列させられた状態で複数形成されている。一方、振動板13には、液溜まり16に液状材料を供給するための孔19が形成されている。
Here, as shown in FIG. 2A, the
また、振動板13の空間15に対向する面と反対側の面上には、図2(b)に示すように圧電素子(ピエゾ素子)20が接合されている。この圧電素子20は、一対の電極21を有し、これら電極21、21間に通電されると外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子20が接合されている振動板13は、圧電素子20と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間15の容積が増大するようになっている。したがって、増大した容積分に相当する液状材料が、液溜まり16から供給口17を介して空間15内に流入する。また、このような状態から圧電素子20への通電を解除すると、圧電素子20と振動板13はともに元の形状に戻る。したがって、空間15も元の容積に戻ることから、空間15内部の液状材料の圧力が上昇し、ノズル孔18から基板に向けて液状材料の液滴22が吐出される。
Further, a piezoelectric element (piezo element) 20 is joined to the surface of the
なお、このような構成からなる液滴吐出ヘッド34は、その底面形状が略矩形状のもので、ノズル18を例えば縦×横が2×180となるように整列配置させたものである。ここで、図1では液滴吐出ヘッド34を一つしか示していないが、本発明の液滴吐出装置はこれに限定されることなく、液滴吐出ヘッド34を複数備えていてもよく、例えば12台の液滴吐出ヘッド34を並列した状態に備えるようにしてもよい。
また、液滴吐出ヘッド34としては、前記の圧電素子20を用いたピエゾジェットタイプ以外にも、例えばエネルギー発生素子として電気熱変換体を用いる方式などを採用することができる。
In addition, the
In addition to the piezo jet type using the
液供給手段35は、液滴吐出ヘッド34に液状材料を供給する液供給源45と、この液供給源45から液滴吐出ヘッド34に液を送るための液供給チューブ46とからなるものである。
また、前記ステージ39の直上には、前記液滴吐出ヘッド34から吐出された液滴の着弾状態を検知する検知手段60が設けられている。この検知手段60は、ステージ39上に保持された検査用基板Aの上を走査できるよう、移動可能に構成されたもので、本実施形態ではCCDカメラからなっている。
The liquid supply means 35 includes a liquid supply source 45 for supplying a liquid material to the
Further, immediately above the
ここで、前記検査用基板Aとしては、通常は膜パターンの形成に供される基板Sと同じ材質のものが用いられるが、簡易的にはガラス基板が好適に用いられる。この検査用基板Aには、例えば基準の線または点が設けられており、この基準線(基準点)は後述するように制御装置40に記憶され、各ノズルの吐出特性の検査に用いられるようになっている。
Here, as the inspection substrate A, the same material as that of the substrate S used for forming the film pattern is usually used, but a glass substrate is preferably used for simplicity. The inspection substrate A is provided with, for example, a reference line or point, and this reference line (reference point) is stored in the
前記CCDカメラからなる検知手段60は、このような検査用基板A上に前記液滴吐出ヘッド34の各ノズルから液滴が吐出された跡を検査するものであり、具体的には、各ノズルから吐出された液滴の着弾状態、すなわち着弾位置と着弾径とを検知するものである。ここで、着弾位置や着弾径の検知方法としては、検査用基板A上に着弾した液滴を撮影して記録し、得られた着弾状態のデータを制御装置40に送ることで行う。
なお、この検知手段60については、前記液滴吐出ヘッド34に干渉しないようにして、この液滴吐出ヘッド34とともに前記ヘッド移動手段33に設け、移動可能としてもよい。
The detecting means 60 comprising the CCD camera inspects the traces of the droplets ejected from the nozzles of the
The detection means 60 may be provided in the head moving means 33 together with the
制御装置40は、本発明における制御手段となるもので、装置全体の制御を行うマイクロプロセッサ等のCPUや、各種信号の入出力機能を有するコンピュータなどによって構成されたものである。この制御装置40は、図3のブロック図に示すように、液滴吐出ヘッド34による吐出動作、及び基板移動手段32やヘッド移動手段33による移動動作を制御するとともに、前記検知手段60で検知された液滴の着弾状態に基づき、前記液滴吐出ヘッド34の各ノズルの吐出特性を検出し、この吐出特性に基づいて前記液滴吐出ヘッドの吐出を制御するようになっている。また、この制御装置40は、液滴吐出ヘッド34の位置情報、すなわち液滴吐出ヘッド34のガイドレール33d、33d上での位置(X座標)とそのときの各ノズルの位置(X座標)とを検知して記憶するようになっている。さらに、この制御装置40には前記昇降装置53も電気的に接続されており、昇降装置53の載置板56の昇降も制御装置40によって制御されるようになっている。
The
ここで、この制御装置40は、前記検知手段60で検知された液滴の着弾状態に基づく液滴吐出ヘッド34の各ノズルの吐出特性の検出を、以下のようにして行っている。
まず、この制御装置40では、前述したように前記検査用基板Aの基準線(基準点)を認識してこれを記憶する。これは、例えば検知手段に60によって検知された位置(X座標、Y座標)を信号(データ)として受け取り、これを記憶することで行う。また、基準線(基準点)の位置(X座標、Y座標)をオペレーターが入力することなどによって行ってもよい。
Here, the
First, the
次に、実際の膜パターン形成に先立ち、液滴吐出ヘッド34の各ノズルの吐出特性の検出用として、各ノズルから前記検査用基板A上に液滴を吐出させる。このとき、制御装置40は各ノズルの吐出位置を認識してその位置で吐出指示を行う。したがって、飛行曲がりがなく指示通り正確に吐出がなされて着弾した場合には、前記の吐出位置がそのまま検査用基板A上での着弾位置となる。よって、各ノズルの吐出位置を、それぞれのノズルにおける正規の着弾位置として記憶する。なお、この正規の着弾位置については、予め記憶しておいた前記の基準線(基準点)に対する位置として、記憶される。
Next, prior to actual film pattern formation, droplets are ejected from each nozzle onto the inspection substrate A for detection of ejection characteristics of each nozzle of the
また、着弾径については、各ノズルの圧電素子への吐出信号(吐出電圧)によって決まる吐出量から、これが検査用基板A上に着弾したときの着弾径を、実験的に、あるいはシミュレーション等によって求めておき、これを正規の着弾径として記憶する。なお、このようにして記憶した着弾径や、後述するように検知手段60で検知した着弾径については、最終的には再度吐出量に換算し直し、各ノズルの吐出性能を、その吐出量についてとらえるものとする。 The landing diameter is determined experimentally or by simulation or the like from the discharge amount determined by the discharge signal (discharge voltage) to the piezoelectric element of each nozzle when it has landed on the inspection substrate A. This is stored as a normal landing diameter. The landing diameter stored in this way and the landing diameter detected by the detecting means 60 as will be described later are finally converted again to the discharge amount, and the discharge performance of each nozzle is determined with respect to the discharge amount. It shall be captured.
そして、各ノズルから前記検査用基板A上に吐出された液滴の着弾状態、すなわち着弾位置と着弾径との検知結果によるデータが検知手段60から送られてきたら、このデータと先に記憶した着弾位置、着弾径とを比較する。すなわち、検知手段60で検知された液滴の着弾位置と前記の正規の着弾位置との差(第1の差)を求め、さらに、検知手段60で検知された液滴の着弾径と前記の正規の着弾径との差(第2の差)を求める。そして、これらの差(第1の差と第2の差)を各ノズルの吐出特性、すなわち、各ノズルの吐出バラツキとして認識し、このバラツキをなくして正規の吐出を行うように、吐出位置や吐出量についての制御値に対する補正値を決定する。
Then, when the landing state of the droplet discharged from each nozzle onto the inspection substrate A, that is, data based on the detection result of the landing position and the landing diameter is sent from the detecting
このようにして液滴吐出ヘッド34の各ノズルの吐出特性を検出し、各ノズル毎に吐出についての補正値を決定したら、制御装置40は、この補正値に基づいて前記液滴吐出ヘッド34の吐出、すなわち各ノズルからの吐出をなさせるべく、その吐出制御を行うようになっている。
また、この制御装置40には、図3に示したように、特に検知手段60で検知された液滴の着弾径について、液滴中の溶媒又は分散媒の蒸発によって減少した分を補正する蒸発補正手段61が備えられている。
When the ejection characteristics of each nozzle of the
Further, as shown in FIG. 3, the
また、このような液滴吐出装置30は、図1中二点鎖線で示すチャンバー41内に設けられている。このチャンバー41は、外部と遮断されたことによって内部を閉空間とするもので、真空ポンプ等の減圧手段を備え、これによって内部の圧力を制御できるようにしたものである。なお、このチャンバー41には扉が備えられており、内部への出入りができるようになっているのはもちろんである。
Such a
次に、このような構成からなる液滴吐出装置30を用いた膜パターン形成方法について説明する。
まず、前記の検査用基板Aと膜パターン形成用の基板(基体)Sとを、ステージ39上の所定位置にそれぞれセットする。ここで、基板Sとしては、各種の機能性材料からなる膜パターンを形成するための下地となるもので、膜パターンの種類に応じてガラスやシリコン等の各種の基板が採用される。また、このような基板の上に、TFTや配線、絶縁層など各種の構成要素を形成したものも、使用可能である。このような基板やその上に各種の構成要素を形成したものを含めて、本発明ではこれらを基体と称している。なお、ここでは検査用基板Aと膜パターン形成用の基板(基体)Sとを同時にステージ39上にセットする例について説明するが、検査用基板Aを用いて液滴吐出ヘッド34の吐出性能を検出し、その後、検査用基板Aを外して基板(基体)Sをステージ39上にセットし、ここに膜パターンを形成するようにしてもよい。
Next, a film pattern forming method using the
First, the inspection substrate A and the substrate (substrate) S for film pattern formation are set at predetermined positions on the
次に、液滴吐出ヘッド34から膜パターンの形成材料(液状材料)を基板S上に吐出するのに先立ち、前述したようにして、制御装置40で前記検査用基板Aの基準線(基準点)を認識し、これを記憶する。
続いて、液滴吐出ヘッド34の各ノズルの吐出特性を検出するべく、各ノズルから前記検査用基板A上に液滴を吐出させる。ここで、液滴吐出ヘッド34は、前述したようにノズルを縦×横が2×180となるように整列配置させたものとし、これら全てのノズルから同時に液滴を吐出させるものとする。このようにして全てのノズルから検査用基板A上に液滴を吐出させたら、検査用基板A上での各液滴の着弾状態を、検知手段60によって検知する(検知工程)。なお、検知手段60による着弾状態の検知については、本例では横方向に180個が整列されたノズル列の一方の側から順に、その着弾状態を撮影し記録することで行う。
Next, prior to discharging the film pattern forming material (liquid material) from the
Subsequently, droplets are ejected from the nozzles onto the inspection substrate A in order to detect ejection characteristics of the nozzles of the
なお、この液滴吐出にあたっては、これに先立ち、フラッシングを行うのが好ましい。このフラッシングは、特に吐出する液状材料中の溶媒又は分散媒の揮発性が高い場合などに、液状材料の吐出が連続的になされないノズルでは、その開口に滞留する液状が溶媒(分散媒)の揮発によって粘度上昇を起こし、甚だしい場合には液状材料が固化したり、ここに塵埃が付着したり、さらには気泡の混入などによりノズル開口に目詰まりを発生し、吐出不良を起こすといった不都合に対処するためのものである。 Prior to this droplet discharge, it is preferable to perform flushing. This flushing is performed particularly in a case where the liquid material discharged from the nozzle is not continuously discharged, particularly when the solvent or dispersion medium in the discharged liquid material is highly volatile. Volatilization causes an increase in viscosity. In severe cases, the liquid material solidifies, dust adheres to it, and the nozzle opening is clogged due to air bubbles and other problems. Is to do.
また、このようなフラッシング時には、予め前記昇降装置53によってその載置板56を下降し、図4(a)に示すように第2の容器52が前記第1の容器50より低位となるようにしておく。すると、フラッシングによって第1の容器50内に吐出された液状材料Lは、この第1の容器50内に設けられたスポンジ等の部材に吸収されて一部の溶媒(分散媒)が揮発(蒸発)し、残部は第1の容器50の底部に至る。この底部に至った液状材料Lは、フレキシブルチューブ51を通って第2の容器52に移送される。
Further, during such flushing, the mounting
なお、フラッシングによって吐出される液状材料の量はそれほど多くなく、したがって後述する溶媒(分散媒)の蒸気生成には十分でないのが普通である。そのような場合には、予め第2の容器52内に、薄膜形成材料となる液状材料Lそのもの、あるいはこの液状材料中の溶媒(分散媒)成分のみを入れておく。
It should be noted that the amount of liquid material discharged by flushing is not so large, and is therefore usually not sufficient for the vapor generation of a solvent (dispersion medium) described later. In such a case, only the liquid material L itself, which is a thin film forming material, or the solvent (dispersion medium) component in the liquid material is placed in the
前記検知手段60で検知された着弾状態については、撮影記録して得られたデータが制御装置40にて公知の手法で解析されることにより、各ノズル毎に着弾位置と着弾径として決定され、制御装置40に記憶される。なお、着弾位置については、通常はその中心(重心)によってその位置が規定される。また、特にこの着弾位置については、前述した正規の着弾位置と同様に、予め記憶しておいた前記の基準線(基準点)に対する位置として、記憶される。
The landing state detected by the detecting
また、これとは別に、制御装置40は各ノズルについて、前述したようにそれぞれの正規の着弾位置と正規の着弾径とを記憶する。そして、検知手段60で検知された液滴の着弾位置と前記の正規の着弾位置との差を求め、さらに、検知手段60で検知された液滴の着弾径と前記の正規の着弾径との差を求めることにより、前述したように各ノズルの吐出特性を検出する。この吐出特性は、前述したように各ノズルの吐出バラツキとして認識される。そして、このバラツキをなくして正規の吐出を行わせるように、吐出位置や吐出量についての制御値に対する補正値が決定される(制御処理工程)。
Separately from this, the
このようにして液滴吐出ヘッド34の各ノズルの吐出特性を検出し、各ノズル毎に吐出についての補正値を決定したら、制御装置40は、後述する膜パターン形成のための吐出に際して、この補正値に基づいて前記液滴吐出ヘッド34の吐出、すなわち各ノズルからの吐出をなさせるべく、その吐出制御を行う。
When the ejection characteristics of each nozzle of the
また、前記の補正値決定に際し、特に前記検知工程では、前記ステージ39上、すなわち前記検査用基板Aの上に、前記液滴中の溶媒(分散媒)と同じ溶媒(分散媒)の蒸気を、以下のようにして供給する。
前記昇降装置53を作動してそのその載置板56を上昇させ、図4(b)に示すように第2の容器52を前記第1の容器50より高位となるようにする。すると、第2の容器52内に貯留された液状材料またはその溶媒(分散媒)成分は、フレキシブルチューブ51を介して第1の容器50内に移送される。そして、この第1の容器50内にて特に溶媒(分散媒)が蒸発し、これにより検査用基板A上での溶媒(分散媒)の蒸気濃度を高める。
ここで、使用する液状材料中の溶媒(分散媒)の揮発性が低い場合などでは、第1の容器50に設けた加熱手段で液状材料またはその溶媒(分散媒)を加熱し、溶媒(あるいは分散媒)の蒸発速度を速めるようにしてもよい。
Further, when determining the correction value, particularly in the detection step, vapor of the same solvent (dispersion medium) as the solvent (dispersion medium) in the droplet is applied on the
The elevating
Here, when the volatility of the solvent (dispersion medium) in the liquid material to be used is low, the liquid material or the solvent (dispersion medium) is heated by the heating means provided in the
このようにして第1の容器50内から溶媒(分散媒)を蒸発させ、検査用基板A上での溶媒(分散媒)の蒸気濃度を十分に高めておくことにより、検査用基板A上に着弾した液滴中の溶媒(分散媒)の蒸発(揮発)を抑えることができる。したがって、この溶媒(分散媒)の蒸発(揮発)に起因して特に着弾径が小さく検知され、これによりノズルの吐出特性が不正確に検出され、結果としてこのノズルから吐出した際の着弾精度が低下してしまうのを、防止することができる。
In this way, the solvent (dispersion medium) is evaporated from the inside of the
また、使用する液状材料の揮発性が非常に高く、前述したように検査用基板A上に溶媒(分散媒)蒸気を供給しているにもかかわらず、着弾した液滴から溶媒(分散媒)がある程度蒸発してしまうことがある。このような場合には、特に前記の蒸発補正手段61により、検知手段60で検知された液滴の着弾径について、例えば以下のようにして液滴中の溶媒(分散媒)の蒸発で減少した分を補正するのが好ましい。
Further, the liquid material to be used is very volatile, and although the solvent (dispersion medium) vapor is supplied onto the inspection substrate A as described above, the solvent (dispersion medium) from the landed droplets. May evaporate to some extent. In such a case, the landing diameter of the droplet detected by the detecting
図5は蒸発補正手段61による補正のフローチャートである。
まず、液滴吐出ヘッド34における180個のノズルからなる列の、1番目の位置のノズル#1について、検知手段60および制御手段40によってその着弾径を求め、これを制御手段40の前記蒸発補正手段61に記憶する(ステップ1;図5中ではST1として示す。以下同様)。
FIG. 5 is a flowchart of correction by the evaporation correction means 61.
First, for the
次に、2番目の位置のノズル#2、3番目の位置のノズル#3、以下、ノズル#4、ノズル#5……と、順次その着弾径を求めていく(ステップ2)。そして、全ノズル(180個)についてその着弾径を求めたら、再度、先に1番目の位置のノズル#1から吐出した液滴の着弾径を求め、これを前記蒸発補正手段61に記憶する(ステップ3)。そして、ここで記憶したノズル#1の着弾径d1(2)と先に記憶したノズル#1の着弾径d1(1)とから、着弾した(吐出した)液滴のそれぞれの体積S1(1)、S1(2)を計算あるいは実験等に基づくシミュレーションによって求める。
Next, the nozzle # 2 at the second position, the nozzle # 3 at the third position, the nozzle # 4, the nozzle # 5,..., And their landing diameters are sequentially obtained (step 2). When the landing diameters of all the nozzles (180) are obtained, the landing diameters of the droplets ejected from the
これにより、検知手段60による1回目の検知と2回目の検知との間での液滴の蒸発量(揮発量)Skは、S1(1)−S1(2)となる。
また、各ノズルについての着弾径の検知については、この検知に要する時間が各ノズル毎に一定となっているものとする。
すると、前記ノズルにおけるN番目の位置のノズル#Nについての、着弾直後の液滴中の溶媒(分散媒)が蒸発によって減少した分SNkは、Sk×(N/180)によって表される。よって、この蒸発による減少分SNkを補正値とし、検知された着弾径から得られる体積を補正する(ステップ4)。
すなわち、前記ノズルにおけるN番目の位置のノズル#Nについては、検知された着弾径に基づく体積をSN(1)とすると、これに前記の補正値SNk{=Sk×(N/180)}を加えることにより、補正後の真の体積は、SN(1)+Sk×(N/180)で表されるようになる。
Thereby, the evaporation amount (volatilization amount) Sk of the droplet between the first detection and the second detection by the detection means 60 is S1 (1) -S1 (2).
In addition, regarding the detection of the landing diameter for each nozzle, the time required for this detection is assumed to be constant for each nozzle.
Then, the amount SNk of the nozzle (#N) at the Nth position in the nozzle where the solvent (dispersion medium) in the droplet immediately after landing is reduced by evaporation is represented by Sk × (N / 180). Therefore, the decrease SNk due to evaporation is used as a correction value, and the volume obtained from the detected landing diameter is corrected (step 4).
That is, for the nozzle #N at the Nth position in the nozzle, assuming that the volume based on the detected landing diameter is SN (1), the correction value SNk {= Sk × (N / 180)} is used for this. By adding, the true volume after correction is represented by SN (1) + Sk × (N / 180).
このようにして、前記液滴吐出ヘッド34の全ノズルについての吐出を制御する制御信号を作成する際に、前記検知工程で検知された液滴の着弾径について、特に液滴中の溶媒(分散媒)の蒸発によって減少した分を補正することができる。
そして、このようにして作成された制御信号に基づき、前記液滴吐出ヘッド34の各ノズルの吐出を制御しつつ、膜パターンの形成材料(液状材料)を基板S上に吐出することにより、所望の膜パターンを形成することができる(膜パターン形成処理)。
In this way, when creating the control signal for controlling the ejection of all the nozzles of the
The film pattern forming material (liquid material) is discharged onto the substrate S while controlling the discharge of each nozzle of the
ここで、制御信号に基づく液滴吐出ヘッド34の各ノズルの吐出制御として、具体的には、以下のようにして行う。
着弾位置については、液滴吐出ヘッド34の各ノズルの吐出位置を、正規の着弾位置との差の分をなくすように補正し、そこから吐出を行わせるようにする。
また、着弾径に基づく吐出量については、液滴吐出ヘッド34の各ノズルの吐出量を、正規の吐出量との差の分をなくすように補正し、吐出を行わせるようにする。
Here, the ejection control of each nozzle of the
As for the landing position, the discharge position of each nozzle of the
As for the discharge amount based on the landing diameter, the discharge amount of each nozzle of the
このようにして、着弾位置、吐出量(着弾径)についてそれぞれ補正して吐出動作を行わせることで、本発明の液滴吐出装置30は精度の高い膜パターンを形成することができる。また、特に検知工程中に、検査基板A(ステージ39)上に液滴中の溶媒(分散媒)と同じ溶媒あるいは分散媒の蒸気を供給するようにしているので、この基板Aに着弾した液滴中の溶媒(分散媒)の蒸発(揮発)を抑えることができる。したがって、ノズルの吐出特性を不正確に検出してしまい、これによって吐出した際の着弾精度が低下してしまうのを防止することができる。よって、特に使用する液状材料(インク)の揮発性が高い場合や、液滴を着弾させる基板の液吸収性が悪い場合でも、高精度の膜パターンを形成することができる。
In this way, the
また、この液滴吐出装置30にあっては、通常、装置の一部として設けられるフラッシングエリアの第1の容器50に第2の容器52を接続し、この第2の容器52内の溶媒(分散媒)を前記第1の容器50内に移送する移送手段(昇降装置53)を設けただけで、蒸気供給手段を構成しているので、装置の大型化や複雑化を抑えて装置構成を簡略なものにすることができ、これにより装置コストの上昇を抑えることができる。
Further, in this
なお、前記液滴吐出ヘッド34の各ノズルから、その吐出を制御しつつ、膜パターンの形成材料(液状材料)を基板S上に吐出する際には、検知工程と同様に前記ステージ30上、すなわち基板S上に、前記液状材料中の溶媒(分散媒)と同じ溶媒(分散媒)の蒸気を供給するのが好ましい。
このようにすれば、基板S上に吐出した液滴からなる膜の、中央部直上と周辺部直上での溶媒(分散媒)蒸気濃度の差を十分少なくすることができ、したがって、この蒸気濃度の差に起因して周辺部の膜厚が中央部の膜厚より厚くなり、得られる膜パターン全体の厚さの均一性が損なわれてしまうのを防止することができる。
When the film pattern forming material (liquid material) is discharged onto the substrate S while controlling the discharge from each nozzle of the
In this way, the difference in the solvent (dispersion medium) vapor concentration between the central portion and the peripheral portion of the film made of droplets discharged onto the substrate S can be sufficiently reduced. It can be prevented that the film thickness of the peripheral part becomes thicker than the film thickness of the central part due to the difference, and the uniformity of the thickness of the entire film pattern to be obtained is impaired.
なお、本発明の液滴吐出装置は、前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の変更が可能である。例えば、蒸気供給手段における移送手段として、第2の容器52を昇降する昇降装置53を用いたが、これに代えて、送液ポンプを用いて第2の容器52中の液を第1の容器50に移送するようにしてもよい。
また、ステージの移動軸に対してその両側のフラッシングエリアに第1の容器50を設け、これに第2の容器52を接続したが、一方の側のフラッシングエリアのみに第1の容器50を設けるようにしてもよい。
The droplet discharge device of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the lifting / lowering
In addition, the
次に、このような液滴吐出装置30を用いた薄膜形成方法を、有機EL装置の製造方法に適用した例について説明する。
図6は、前記液滴吐出装置30によって一部の構成要素が製造された有機EL装置の側断面図であり、まずこの有機EL装置の概略構成を説明する。
図6に示すようにこの有機EL装置301は、基板311、回路素子部321、画素電極331、バンク部341、発光素子351、陰極361(対向電極)、および封止基板371から構成された有機EL素子302に、フレキシブル基板(図示略)の配線および駆動IC(図示略)を接続したものである。回路素子部321は基板311上に形成され、複数の画素電極331が回路素子部321上に整列している。そして、各画素電極331間にはバンク部341が格子状に形成されており、バンク部341により生じた凹部開口344に、発光素子351が形成されている。陰極361は、バンク部341および発光素子351の上部全面に形成され、陰極361の上には封止用基板371が積層されている。
Next, an example in which such a thin film forming method using the
FIG. 6 is a side sectional view of an organic EL device in which some components are manufactured by the
As shown in FIG. 6, this
有機EL素子を含む有機EL装置301の製造プロセスは、バンク部341を形成するバンク部形成工程と、発光素子351を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子351を形成する発光素子形成工程と、陰極361を形成する対向電極形成工程と、封止用基板371を陰極361上に積層して封止する封止工程とを備えている。
The manufacturing process of the
発光素子形成工程は、凹部開口344、すなわち画素電極331上に正孔注入層352および発光層353を形成することにより発光素子351を形成するもので、正孔注入層形成工程と発光層形成工程とを具備している。そして、正孔注入層形成工程は、正孔注入層352を形成するための第1組成物(液状材料)を各画素電極331上に吐出する第1吐出工程と、吐出された第1組成物を乾燥させて正孔注入層352を形成する第1乾燥工程とを有し、発光層形成工程は、発光層353を形成するための第2組成物(液状材料)を正孔注入層352の上に吐出する第2吐出工程と、吐出された第2組成物を乾燥させて発光層353を形成する第2乾燥工程とを有している。
The light emitting element forming step is to form the
この発光素子形成工程において、正孔注入層形成工程における第1吐出工程と、発光層形成工程における第2吐出工程とで前記の液滴吐出装置30を用いている。
この有機EL装置301の製造においても、各膜パターンの形成のための吐出に先立ち、予め各ノズルの吐出性能を検出し、検出した吐出性能に基づいて前記液滴吐出ヘッド34の吐出を制御することにより、膜パターンとして得られる正孔注入層352や発光層353を極めて高精度に形成することができる。したがって、正孔注入層352や発光層353が高精度なパターンとなることにより、発光特性が良好な有機EL装置301を製造することができる。
In the light emitting element forming step, the
Also in the manufacture of the
なお、このようにして製造された有機EL装置301は、携帯電話機やノート型パーソナルコンピュータ、PDA(Personal Data Assistance)、腕時計型電子機器などの各種電子機器の表示部として好適に用いられる。
また、本発明の膜パターン形成方法は、前記有機EL装置における正孔注入層や発光層以外にも、例えば配線パターンや液晶表示装置におけるカラーフィルタなど、各種の膜パターンの形成に適用可能である。
The
The film pattern forming method of the present invention can be applied to the formation of various film patterns such as a wiring pattern and a color filter in a liquid crystal display device in addition to the hole injection layer and the light emitting layer in the organic EL device. .
30…液滴吐出装置、32…基板移動手段(移動手段)、
33…ヘッド移動手段(移動手段)、34…液滴吐出ヘッド、39…ステージ、
40…制御装置(制御手段)、41…チャンバー、50…第1の容器、
51…フレキシブルチューブ、52…第2の容器、53…昇降装置(移送手段)、
60…検知手段、A…検査用基板、F…フラッシングエリア、S…基板(基体)
30 ... droplet discharge device, 32 ... substrate moving means (moving means),
33 ... Head moving means (moving means), 34 ... Droplet discharge head, 39 ... Stage,
40 ... Control device (control means), 41 ... Chamber, 50 ... First container,
51 ... Flexible tube, 52 ... Second container, 53 ... Elevating device (transfer means),
60: Detection means, A: Substrate for inspection, F: Flushing area, S: Substrate (base)
Claims (10)
前記液滴吐出ヘッドと前記ステージとを相対的に移動させる移動手段と、
前記液滴吐出ヘッドから吐出された液滴の着弾状態を検知する検知手段と、
前記検知手段で検知された液滴の着弾状態に基づいて前記各ノズルの吐出特性を検出し、この吐出特性に基づいて前記液滴吐出ヘッドの吐出を制御する制御手段と、
前記ステージに隣接して配置され、前記ステージ上に前記液滴吐出ヘッドから吐出される液滴中の溶媒あるいは分散媒の蒸気を供給する蒸気供給手段と、
前記ステージ上で前記基体が配置される位置とは異なる位置に配置され、前記液滴吐出ヘッドから液滴が吐出されてその着弾状態が前記検知手段で検知される検査用基板と、を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。 A droplet discharge head that has a plurality of nozzles and is provided above a stage on which the substrate is placed and discharges droplets from the nozzle onto the substrate;
Moving means for relatively moving the droplet discharge head and the stage;
Detecting means for detecting a landing state of a droplet discharged from the droplet discharge head;
Control means for detecting ejection characteristics of each nozzle based on the landing state of the droplets detected by the detection means, and controlling ejection of the droplet ejection head based on the ejection characteristics;
A vapor supply means that is disposed adjacent to the stage and supplies a vapor of a solvent or a dispersion medium in droplets ejected from the droplet ejection head onto the stage;
An inspection substrate disposed on a position different from the position where the substrate is disposed on the stage, and droplets are ejected from the droplet ejection head and the landing state thereof is detected by the detection means . A droplet discharge apparatus characterized by the above.
前記制御手段は、前記検知手段で検知された液滴の着弾位置と正規の着弾位置との第1の差と、前記検知手段で検知された液滴の着弾径と正規の着弾径との第2の差とを求め、前記第1の差と前記第2の差とに基づいて液滴の着弾位置と着弾径との補正値を決定し、前記補正値に基づいて前記液滴吐出ヘッドの吐出を制御するよう構成されていることを特徴とする請求項1記載の液滴吐出装置。 The detection means detects a landing position and a landing diameter of a droplet discharged from a droplet discharge head,
The control means includes a first difference between a landing position of the droplet detected by the detecting means and a normal landing position, and a first difference between the landing diameter of the droplet detected by the detecting means and the normal landing diameter. 2 is determined, a correction value of the landing position and the landing diameter of the droplet is determined based on the first difference and the second difference, and the droplet discharge head of the droplet discharge head is determined based on the correction value. The droplet discharge device according to claim 1, wherein the droplet discharge device is configured to control discharge.
前記移送手段は、前記第2の容器を前記第1の容器より上に昇降可能に上昇させることのできる昇降手段によって構成されていることを特徴とする請求項4記載の液滴吐出装置。 The second container communicates with the first container;
5. The liquid droplet ejection apparatus according to claim 4, wherein the transfer means is constituted by an elevating means capable of raising and lowering the second container above the first container.
前記所望の膜パターンの形成に先立って、前記ステージ上で前記基体が配置される位置とは異なる位置に検査用基板を配置し、前記液滴吐出ヘッドから前記液滴を吐出して前記検査用基板での着弾状態を検知する検知工程と、
前記検知工程で検知された液滴の着弾状態に基づいて前記各ノズルの吐出特性を検出し、この吐出特性に基づいて前記液滴吐出ヘッドの吐出を制御する制御信号を作成する制御処理工程と、
前記制御信号に基づいて前記液滴吐出ヘッドの吐出を制御しつつ、前記所望の膜パターンを形成する膜パターン形成処理と、を備え、
前記検知工程中に、前記ステージに隣接して配置された蒸気供給手段より、前記ステージ上に前記液滴中の溶媒あるいは分散媒と同じ溶媒あるいは分散媒の蒸気を供給することを特徴とする膜パターン形成方法。 A droplet of a functional material is ejected onto a substrate from a droplet ejection head that is provided above a stage on which the substrate is placed and has a plurality of nozzles that can move relative to the stage. In a method of forming a desired film pattern on the top,
Prior to the formation of the desired film pattern , an inspection substrate is disposed at a position different from the position where the substrate is disposed on the stage, and the liquid droplets are ejected from the liquid droplet ejection head to perform the inspection. A detection process for detecting the landing state on the substrate ;
A control processing step of detecting a discharge characteristic of each nozzle based on the landing state of the droplet detected in the detection step and creating a control signal for controlling discharge of the droplet discharge head based on the discharge characteristic; ,
A film pattern forming process for forming the desired film pattern while controlling the discharge of the droplet discharge head based on the control signal,
During the detection step, a vapor of a solvent or dispersion medium that is the same as the solvent or dispersion medium in the droplets is supplied onto the stage from a vapor supply means disposed adjacent to the stage. Pattern formation method.
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