WO2007108364A1

WO2007108364A1 - 薄膜形成装置及び薄膜形成方法

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Publication number: WO2007108364A1
Application number: PCT/JP2007/054930
Authority: WO
Inventors: Yoshiie Matsumoto
Original assignee: Lan Technical Service Co., Ltd.
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2007-09-27

Description

明細書

薄膜形成装置及び薄膜形成方法

技術分野

[0001] この発明は、インクジェット 'ヘッドを用いて基板上に噴射塗布成膜する装置および方法に関する。

背景技術

[0002] 各種の表示素子や半導体装置などでは、色々の種類の薄膜が用いられて構成されている。これらの薄膜のうち、以下、液晶表示素子における配向膜を一例に挙げて説明する。

[0003] 薄型軽量、低消費電力という商品として大きな長所を持つ液晶表示装置は、携帯電話、パーソナルコンピュータ、最近では薄型テレビの主流として大きな発展を遂げている。液晶表示素子は、電極が形成された二枚の基板の間に液晶組成物を挟持し、両者の電極間での電圧印加により、液晶が捩れた分子配列を起し、光を直進させたり、遮ったりする現象を利用し、偏光板との組合せにより、画像を表示している。この動作の際、配向膜は、液晶が分子配列の変化を生じるためのトリガの役割をする。すなわち、液晶分子にプレチルト角（液晶分子の分子軸と配向膜表面とのなす角）を予め与える際、配向膜の薄膜表面が重要な役割をもち、薄膜形成後、布などで軽く摩擦すること（ラビング処理）によって、両電極間に電圧を印加すれば、一定方向の液晶の分子配列が実現する。均一な表示をする上でも、配向膜の役割は重要で、膜厚や組成の均一性が要求されている。また、液晶の分子配列の状況は、明るさゃ視野角等の表示性能と深い関係があり、これらの特性改善のために、横電界方式配向 (IPS)や垂直配向 (VA)が提案され、それに応じた配向膜材料が開発され、これを薄ぐ均一に成膜することが重要な課題となっている。

[0004] 従来、液晶表示素子における配向膜の形成は、オフセット印刷（フレキソ印刷）による方法が殆んどであった。この方法は、図 17に示すように、まず、ァニロックスローラ 3 7上に注入ノズル 38を介して、配向膜材料、例えばポリイミドを滴下し、ドクターローラ 39をァニロックスローラ 37に押し付けることによって、滴下されたポリイミドの厚さが均一になるように伸ばしている。そしてこの均一になるように伸ばされたポリイミド膜を版胴 40上に設けられた印刷版 41上に転写し、さらにこれを基板 1の表面に転写し、乾燥、焼成を経て、液晶表示素子の配向膜 44ができあがる（特許文献 1)。

[0005] 最近、液晶表示素子を製造する基板の大型化や配向膜材料の節約動向に対して、配向膜溶液をノズルから噴射して、基板の表面に塗布し、これを展開し、乾燥、焼成というプロセスを経て配向膜を形成する方法がある。いわゆるインクジェット方式の配向膜形成装置である (特許文献 2)。

[0006] この方法は図 18に示すように、基板 1を搬送する搬送テーブル 8を有しており、この搬送テーブル 8の上方には、複数のノズル 9を有したインクジェット 'ヘッド 2が複数用意され、基板 1の搬送方向とほぼ直交する方向に沿って設置されている。インクジェット 'ヘッド 2および搬送テーブル 8は、演算装置 4で、お互いに関係付けながら制御される。各インクジェット 'ヘッド 2には、供給管 12を介して接続された配向膜溶液を入れた溶液タンク 11から溶液が供給される。それから、所定方向に所定の速度で搬送される基板 1の上面に各ノズル 9から噴射された溶液が球形のドットとして、基板 1 上に塗布され、これを展開、乾燥、焼成して配向膜 44ができあがる。また、成膜の過程で、基板 1が固定され、インクジェット 'ヘッド 2が移動する場合もある。

[0007] 一方、インクジェット方式で形成するドットに関しては、その厚みは位置ずれなどにっレ、ての制御方法が提案されてレ、る（特許文献 3)。

特許文献 1 :特開昭 54— 21862号公報

特許文献 2 :特開 2003— 80130号公報

特許文献 3 :特開 2005— 721号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] オフセット印刷（フレキソ印刷）によって配向膜を形成する方法は、印刷版上に一様に塗布された配向膜溶液を基板表面に転写することにより形成するため、膜厚の均一性は良い。しかし、ドクターローラとァニロックスローラに配向膜溶液を塗布する必要があるため、この部分に材料が滞留し、最終的には廃棄になるため、材料の使用効率が低いという課題がある。また、最近の基板大型化にともない、装置が設置されるクリーンルーム内では、重量物である版胴の交換が容易でないという課題もある。

[0009] このような背景から登場した、複数のインクジェット 'ヘッドを用いた非接触方式の配向膜形成方法にぉレ、ては、材料の使用効率や版替えに関する課題は解決されてレ、る。しかしながら、従来の非接触方式の配向膜形成方法は、常圧すなわち大気圧下で行われている。そして、この従来方法では、ノズルから噴射塗布される配向膜溶液の液滴は、極めて微量（現状のインクジヱット 'ヘッドにおける 1ノズノレの液滴量は 5〜 80ピコリットル程度）であるため、液滴量が、ノズノレの加工誤差、駆動回路の抵抗変動誤差、インクジェット 'ヘッドに接続された溶液の供給管の接続位置や長さ等の変動によって、大きな影響を受け、基板塗布後の膜厚変動の要因になる。

[0010] また、前述したような極微量の液滴では、当然、体積も小さぐ噴射後の液滴の飛行軌跡が周囲雰囲気の気流の影響を受け易ぐ基板への着弾位置のばらつきに直結する。このため、現状では、インクジェット 'ヘッドと基板との間隔（ギャップ)を出来るだけ狭くして、噴射時の運動エネルギが減衰しない領域で対応している。着弾の位置精度という視点からは改善されるが、大型の基板に対するギャップに裕度がなくなり、結果として、基板上に形成される配向膜の膜厚変動の要因となる。

[0011] 次に、着弾位置精度はインクジェット 'ヘッドと基板との相対移動速度 (インクジェット

•ヘッドが固定の場合には基板の搬送速度）が変動した場合や、一定であってもノズルの噴射タイミングがずれた場合にも、最終的な膜厚変動の要因となる。フレキソ印刷の場合には、版月同の回転速度のみが影響因子であるが、膜厚変動は、無視できるほど小さレ、。インクジェット 'ヘッドを用いた非接触形成法は基板上にドットという点を塗布し、これを拡散展開して配向膜という面を作る手法であるため、このドットの位置ずれは、膜厚変動の大きな要因となり、ドットの離し方、重なり方、タイミングのずらし方等の制御方法で対処してレ、るのが現状である（特許文献 3)。

[0012] 次に、材料面から見て、インクジェット法なるが故の課題にっレ、て説明する。インクジェット法のキーデバイスであるインクジェット 'ヘッドは、一例を図 19に示すような構造をしており、半導体と同様な微細プロセスによって作られている。ヘッドの主要な部分は圧電素子をベースにした駆動部（圧電素子駆動回路) 42とノズル 9である。全体が微細な流路をなしており、この流路 43を溶液が円滑に移動するためには、流体の特性として、粘度の制約がある。また、ノズルから液滴として噴射するためには、表面張力の制約がある。現状のインクジェット 'ヘッドの実力値では、粘度が 1〜： 15mPa ' s 程度、表面張力としては、 25〜45mN/m程度である。配向膜の場合、一例を挙げると、主成分であるポリイミドは、非常に安定な高分子材料であるため、溶解し難ぐ溶剤として、 γブチルラタトンや Ν_メチルピロリドンあるいはブチルセルソルブ等を大量に用い、低粘度で噴射塗布をする。このような溶液が基板上に着弾すると、これらの溶剤の蒸発と流体としての拡散展開が同時に起り、最終的に半乾燥の状態になつたところで物質の移動は止まる。この移動の過程は、非常に複雑で、一概に表現することができないが、この移動の過程で、相対的に比重が大きいポリイミドの分子は、拡散端部に置かれ、この部分が図 20に模式的に示すように膜厚が非常に大きくなる。ドット単位でもこのような挙動になるが、全面に塗布した場合には、図 21に示すように、端部が円弧状の線のつながりで形成され、端部が飛び抜けて膜厚が大きくなる。これは'コーヒースティン（Coffee Stain) '現象と呼ばれるもので、低粘度の溶液で時々見かける現象である。液晶表示素子の配向膜では致命的となる、解決しなければならなレヽ重要な課題である。

[0013] このような従来方法で形成された配向膜の膜厚状態を見ると、膜の厚い部分は、膜の薄い部分に対して少なくとも 2倍から 3倍以上の厚みとなっており、膜自体が凹凸の差の激しレヽ莫となってレヽる。

[0014] 液晶表示素子における配向膜をインクジェット法によって形成する場合には、インクジェット 'ヘッドの噴射性能を確保するために、前述のように、大量のし力も環境に対して大きな負荷となる溶剤を使う。昨年度より、我が国でも、揮発性有機化合物 (VO C)の排出規制が立法化され、生産機械でも考慮しなければならない重要な課題となつてきており、この対応も大きな課題である。

[0015] 最後に、製造プロセスにおける生産タクトについて述べる。オフセット印刷（フレキソ印刷）では版胴の一回転で、基板一枚が転写されるため、実際の塗布時間は極めて短ぐむしろ版胴交換や清掃といった段取り時間に多くを要している。これに対してィンクジヱット法では、ライン型のインクジェット 'ヘッドを用いても一個一個のドットを並ベて配向膜を形成するため、一般的には、どうしても塗布時間はかかることになる。そのため、段取り等の準備時点から乾燥に至るまでのトータル時間でオフセット印刷法に対して、同等以上に生産タクトを上げる必要がある。

[0016] この発明の第一の目的は、インクジェット 'ヘッドを用いて基板上に噴射塗布成膜して薄膜を形成する場合、局部的な部分も含めて膜厚の均一性を高めることが出来る薄膜形成装置及びその方法を提供することにある。

[0017] この発明の第二の目的は、薄膜形成用の溶液材料の使用効率をあげることが出来る薄膜形成装置及びその方法を提供することにある。

[0018] この発明の第三の目的は、段取り時間の低減も含めた生産タクトの向上、その上、環境への配慮もした薄膜形成装置及びその方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0019] このため、請求項 1および 11の発明は、一定間隔で配列された複数のノズルをそれぞれ有する、単一若しくは複数のインクジェット 'ヘッドを備えるヘッド支持構造体と、これらノズノレの配列方向と直交する方向に、これらノズノレとの間で、相対的に移動できる基板搬送テーブルを有する基板搬送機構とを含み、これらノズルから薄膜形成用溶液を基板搬送テーブルに搭載された基板の表面上に噴射して塗布して薄膜を形成する非接触方式の薄膜形成装置およびこの装置を用いて薄膜を形成する方法に関するものであって、以下の構成に特徴を有する。すなわち、この薄膜形成装置に、少なくとも基板搬送テーブル、インクジェット 'ヘッド、およびヘッド支持構造体を内部に含む真空槽と、この真空槽の内部を減圧にする減圧手段とを設ける。この真空槽は、噴射塗布成膜室である。この減圧手段によって、噴射塗布成膜室内において減圧雰囲気下で基板表面に噴射塗布成膜を行う。

[0020] また、請求項 2および 12の発明によれば、基板搬送テーブルに温度調節部を設けて、これにより基板搬送テーブルの温度調節を行って基板の温度を制御する構成を特徴とする。

[0021] また、請求項 3および 13の発明によれば、噴射塗布成膜室の前段及び後段のいずれか一方もしくは双方に、基板搬送テーブルを有する基板搬送機構を含む圧力調整予備室を設け、圧力調整予備室と噴射塗布成膜室との間での基板の搬入または搬出のために、圧力調整予備室に対して予備的に圧力調整を行う構成を特徴とする [0022] また、請求項 4および 14の発明によれば、圧力調整予備室の基板搬送機構および噴射塗布成膜室の基板搬送機構には、基板共通搬送駆動系をそれぞれ設けると共に、圧力調整予備室と噴射塗布成膜室との間に、ゲートバルブを設け、このゲートバルブを、それぞれの基板共通搬送駆動系間で基板の受け渡しを連携して行えるタイミングで開閉する構成を特徴とする。

[0023] また、請求項 5および 15の発明によれば、減圧手段を、真空ポンプと、該真空ボンプおよび前記噴射塗布成膜室間を連通させる真空排気管とを含む真空排気系で構成し、真空ポンプの前段若しくは後段のいずれかに、噴射塗布成薄室内に蒸発した汚染物質の回収装置を取付け、この回収装置により、噴射塗布成膜中に発生する汚染物質を回収する構成を特徴とする。

[0024] また、同様に、請求項 6および 16の発明によれば、減圧手段を、真空ポンプと、真空ポンプおよび噴射塗布成膜室の後段に設けられている圧力調整予備室間を連通させる真空排気管とを含む真空排気系で構成し、真空ポンプの前段若しくは後段のいずれかに、圧力調整予備室内に蒸発した汚染物質の回収装置を取付け、この回収装置により、汚染物質を回収する構成を特徴とする。

[0025] また、請求項 7および 17の発明によれば、噴射塗布成膜室の前段に設けられている圧力調整予備室に、噴射塗布成膜される基板の表面を改質するための表面改質手段を設け、この表面改質手段によって、基板表面の改質を行う構成を特徴とする。

[0026] 請求項 8および 18の発明によれば、インクジェット 'ヘッドの斜め上方から、基板に接地した薄膜形成用溶液の液滴に対し、レーザ照射するレーザ照射手段を設け、基板に接地した液滴にレーザ照射する構成を特徴とする。

[0027] 請求項 9および 19の発明によれば、複数のノズルから噴射されて空中飛行している薄膜形成用溶液の液滴に対して、横方向からレーザ照射するレーザ照射手段を設け、この飛行中の液滴に横方向からレーザ照射することを特徴としている。

[0028] 請求項 10および 20の発明によれば、以上述べてきた薄膜を液晶表示素子の配向膜として形成した場合の液晶表示素子に関する。

発明の効果 [0029] 請求項 1または 11の発明の構成によれば、少なくとも基板搬送テーブルと、該基板に噴射塗布を行う部分を構成するインクジェット 'ヘッドおよびヘッド支持構造体とを内部に含んでいて、減圧雰囲気下で噴射塗布成膜を行うための噴射塗布成膜室としての真空槽を備えた構成にしたので、減圧状態を調整することにより薄膜形成溶液例えば配向膜溶液を構成している溶剤の蒸発温度の制御が可能となる。その結果、蒸発に伴う溶液中の固形分の流動を制御することができるので、大気圧で成膜する場合よりも、膜厚分布を均一化できる。

[0030] したがって、請求項 1または 11の発明は、薄膜形成の際、従来のオフセット印刷（フレキソ印刷）に比べ大型の基板に好適であるば力でなぐ基板上に形成される薄膜の膜厚分布を基板全体で、大気圧で成膜する場合よりも、均一にできる。とくに、塗布領域の端部に起こる盛り上がりを、大気圧で成膜する場合よりも、防止できる。

[0031] さらに、薄膜形成用の膜材料の使用効率の大幅な向上、段取り時間の低減も含めた生産タクトの向上が実現できる。

[0032] また、請求項 2または 12の発明の構成によれば、減圧雰囲気下で噴射塗布成膜を行うための噴射塗布成膜室として真空槽を備え、基板搬送テーブルに温度調節部を設けて基板温度の制御を行う構成としたので、減圧状態の調整によって薄膜形成用溶液例えば配向膜溶液を構成している溶剤の蒸発温度の制御が可能になることにカロえて、基板温度の調整により基板表面における溶液の拡散を制御することが可能になる。その結果、溶液中の固形分の流動をさらに精密に制御することができるので、膜厚精度をさらに向上させることができる。

[0033] さらに、請求項 3または 13の発明によれば、前段に圧力調整予備室を設けた構成とすることにより、大気中にある基板を、圧力調整予備室に搬入し、内部の圧力が噴射塗布成膜室と等しくなるまで圧力調整予備室を減圧した後、基板を噴射塗布成膜室に搬入することが可能になる。その結果、厳密な圧力の制御が必要な噴射塗布成膜室の真空槽の圧力を変動させることが不要になる。また、厳密な圧力の制御が必要なため、圧力調整予備室よりも時間を要する噴射塗布成膜室の真空槽の減圧時間を短縮することができる。また、圧力調整予備室の容積を噴射塗布成膜室の真空槽よりも小さくすることにより、減圧時間を短縮することができる。これにより、生産能率を向上させることができる。

[0034] また、後段に圧力調整予備室を設けた構成とすることにより、噴射塗布成膜室にある基板を、噴射塗布成膜室と等しい圧力まで減圧した圧力調整予備室に搬出した後、圧力調整予備室を大気解放して、基板を搬出することが可能になる。その結果、上記と同様に、厳密な圧力の制御が必要な噴射塗布成膜室の真空槽の圧力を変動させること力 S不要になる。また、厳密な圧力の制御が必要なため、圧力調整予備室よりも時間を要する噴射塗布成膜室の真空槽の減圧時間を短縮することができる。また、圧力調整予備室の容積を噴射塗布成膜室の真空槽よりも小さく設計することにより、減圧時間を短縮することができる。これにより、生産能率をさらに向上させることができる。

[0035] また、前段、後段に圧力調整予備室を設けた構成とすることにより、上記の作用、効果があることに加えて、基板の搬入、搬出のタイミングチャートを適切に設定することにより、常に噴射塗布成膜室に基板を配置しておくことができる。その結果、常に基板の塗布を行うことができるので、生産能率を向上させることができる。

[0036] また、請求項 4または 14の発明の構成によれば、ゲートバルブの開閉により、圧力予備室と噴射塗布成膜室の圧力調整を独立に行うことが可能になる。また、圧力調整予備室と噴射塗布成膜室の間の基板搬送を、それぞれの基板共通搬送駆動系を連携させるように各室の圧力状態を考慮したタイミングチャートにしたがって、自動的に行うことが可能になる。

[0037] 請求項 5、 6、 15または 16の発明の構成によれば、回収装置により、汚染物質、例えば、外部から侵入する不要成分とか、各室の壁から蒸発する不要成分とか、表面改質の際に発生するガス成分とか、配向膜溶液が固化して配向膜を形成する際に蒸発した溶剤成分とかを吸着すること、あるいは、分解すること力できる。したがって、揮発性有機化合物 (V〇C)の排出を極力低減できるので、 V〇C規制等に対応できる環境対策上有益である。

[0038] 請求項 7または 17の発明の構成によれば、基板表面を表面改質することにより、基板の表面に付着した化学物質が分解し清浄化される。また、基板の表面エネルギーが変化し、濡れ性などの表面特性が改善される。この表面改質処理を、例えば、紫外線照射手段によって基板表面に紫外線を当てて表面の励起処理を行うのが好適である。

[0039] 請求項 8、 9、 18または 19の発明の構成によれば、いずれも、レーザの照射により、薄膜形成用溶液例えば配向膜溶液の液滴の急速な温度上昇、あるいは、化学変化を生じさせることが可能になり、溶剤の蒸発を加速することができる。これにより、液滴の拡散状態を制御することが可能になる。

[0040] 請求項 10または 20の発明の構成によれば、このような薄膜形成装置を用いて配向膜を形成することにより、液滴のコーヒースティン現象などによる配向膜材料の偏在による凹凸を抑制し、配向膜の膜厚を均一にすることができる。これにより、配向膜の膜厚の不均一に起因した画面の濃淡や筋のない液晶表示素子を製造することができる。

図面の簡単な説明

[0041] [図 1]この発明の一実施形態である減圧環境下のインクジェット方式による薄膜形成装置の構成図。

[図 2]基板幅方向対応インクジェット 'ヘッドの配列の説明図。

[図 3]減圧環境下での液晶用配向膜の硬化後の膜厚分布測定の結果を示す図。

[図 4]成膜形状パラメータの説明に供する図であって、塗布により形成される配向膜の膜厚分布を模式的に示す図。

[図 5]図 3に示した実験結果から得られた、減圧雰囲気が成膜形状パラメータ (te/tc) に及ぼす影響を説明するための曲線図。

[図 6]減圧下での薄膜形成装置としてのインクジェット塗布装置のシステム全体の構成を概略的に示すブロック図。

[図 7]減圧制御の具体的な実施形態を説明するための構成図。

[図 8]この発明の一実施形態である基板温度制御、減圧環境下のインクジェット方式による薄膜形成装置の構成図。

[図 9]この発明の一実施形態である薄膜形成プロセスにおける前段予備室、インクジエツト方式による薄膜噴射塗布装置本体、後段予備室よりなる実際の生産ラインの構成図。園 10]図 8の実施形態における各チャンバ圧力と各ゲートバノレブ動作のタイムチヤ一ト説明図。

園 11]この発明の一実施形態である薄膜形成プロセスにおける実際の簡略生産ラインのー構成例。

園 12]この発明の一実施形態である薄膜形成プロセスにおけるクリーン化を考慮した減圧環境下のインクジェット噴射塗布装置の構成図。

園 13]この発明の一実施形態である薄膜形成プロセスにおける環境対策を考慮した減圧環境下のインクジェット噴射塗布装置の構成図である。

園 14]この発明の一実施形態である薄膜形成プロセスにおける前段で基板表面改質手段を設けている減圧下のインクジェット噴射塗布装置の構成図。

園 15]この発明の一実施形態である薄膜形成プロセスにおける、レーザ走查系による溶剤蒸発促進手段を設けた減圧下のインクジェット噴射塗布装置の構成図。園 16]この発明の一実施形態である薄膜形成プロセスにおける、レーザ走査系による薄膜液滴の溶剤蒸発促進手段を設けた減圧下のインクジェット噴射塗布装置の構成図。

園 17]従来のオフセット印刷 (フレキソ印刷)法による薄膜形成装置の説明図。

園 18]従来のインクジェット法による薄膜形成装置の説明図。

[図 19]インクジェット 'ヘッドの構造例。

園 20]薄膜形成用の溶液 1ドットの乾燥膜厚分布の説明図。

[図 21]薄膜塗布基板全体の膜厚分布の説明図。

符号の説明

1 …基板

2 …インクジェット 'ヘッド

3 …設定入力手段

4 …演算装置

5 …ヘッド支持構造体

6 …距離検出手段

7a、 7b …駆動用ァクチユエータ 8 · ··基板搬送テーブル

9 · ··ノズノレ

lO- ··基板保持手段

ll- ·-溶液タンク

12- 供給管

13- •■Kッ卜群

14- ·-真空槽 (噴射塗布成膜室、減圧室）

15- ·- (本体用）真空ポンプ

16- ·-温度調整装置

17- ·- (噴射塗布成膜室としての）本体装置

18- --前段予備室 (減圧予備室）

19- 後段予備室

20· ··ゲートバルブ (搬入用）

21· ·· (前段予備室用）真空ポンプ

22· ·· (前段予備室用）リークバルブ

23· '·ゲートバルブ（前段/本体）

24·' '·ゲートバルブ (本体/後段）

25· '·後段予備室用リークバルブ

26· '·ゲートバルブ (排出用）

7·' '· (後段予備室用）真空ポンプ 8·· ··搬入 Z搬出兼用予備室

9-· ·-基板共通搬送駆動系

0-· '-ゲートバルブ

1-· •-VOC回収装置（前段）

2-· -v〇c回収装置 (本体）

3-· -v〇c回収装置 (後段）

4-·基板表面改質手段

5-· '-レーザ光源 36· ··光学走査系

37· ··ァニロックスローラ

38· ··注入ノズル

39- ·-ドクターローラ

40· --版胴

41- ··印刷版

42- - -圧電素子駆動回路 (駆動部）

43· - -流路

44· --配向膜

50· ··基板搬送機構

52, 54· · 'ガイドレ—ノレ

60· ··台座

70· ••XYステージ位置決め部

72· • 'インクジェット 'ヘッド位置決め部

74· • 'インクジェット 'ヘッド制御系

76· ··基板 Ζヘッドァライメント用光学系

78· "操作盤

80· "パソコン

82· ··減圧システム

84· ··減圧用真空ポンプ

86· ··圧力センサ

88· ··圧力調整弁

90· ··駆動制御手段

92· ··位置決め制御手段

94· ··ヘッド制御手段

96· ··ァライメント制御手段

98· ··圧力調整手段

102 • · 'ゲートノノレブ 106 · · ·リーク弁

110 · · ·レーザ照射手段

発明を実施するための最良の形態

[0043] 以下、図を参照しながら、この発明の実施の形態を説明する。なお、以下説明する実施の形態は、単なる好適例を説明するに過ぎず、従って、この発明は、これらの実施形態のみに何ら限定されるものではなレ、。また、各図は、この発明を理解できる程度に概略的に示してあるに過ぎない。

[0044] 以下の説明では、薄膜として液晶表示素子の配向膜を一例として説明する。そのために、薄膜形成用の溶液を配向膜溶液とする。

[0045] <第 1の実施形態 >

まず、この発明による液晶表示素子における配向膜の形成方法における第 1の実施形態につき説明する。図 1 (A)および 1 (B)は、本実施形態のインクジェット方式による配向膜の形成方法を説明するための装置の構成を示す一部分を切り欠いて示す内部の正面図および図 1 (A)中の矢印 Aの方向から見た内部構成図（A矢視図）である。図 2 (A)、 2 (B)および 2 (C)は、インクジェット 'ヘッドおよびノズノレの説明に供する図であって、図 2 (A)は、ヘッド支持構造体とヘッドの関係の説明図であり、図 2 (B)は、図 2 (A)中に矢印 Bで示した方向力、らインクジェット 'ヘッドとノズノレの配置関係を説明するための図（B矢視図拡大図）であり、図 2 (C)は、図 2 (B)に示した配置のノズルで溶液を噴射塗布した場合に形成される液滴の状態を示す図である。

[0046] インクジェット方式による薄膜形成装置である配向膜形成装置は、ヘッド支持構造体 5と、基板搬送機構 50とを備えていて、これらは、共通の台座 60上に配設されている。ヘッド支持構造体 5は、溶液タンク 11と、これと供給管 12で連通しているインクジェット 'ヘッド 2を備えていて、台座に設けたガイドレール 52上を駆動用ァクチユエータ 7aで案内移動される。インクジェット 'ヘッド 2の先端には、ノズル 9が設けられている。この図 2 (B)に示す構成例では、複数のヘッド 2を 2列互い違いに平行に配列してある。各ヘッド 2の端面形状は一方の方向に長尺の長方形である。各ヘッド 2の端面に、複数のノズル 9が一定間隔をもって一列に配歹 IJしている。したがって、一方のヘッド列のノズルは、全て同一の直線上に配列されている。他方のヘッド列のノズノレは、同様に、一方のヘッド列の直線と平行な直線上に配列されている。

[0047] 一方、基板搬送機構 50は、距離検出手段 6と、駆動用ァクチユエータ 7bと、基板搬送テーブル 8と、ガイドレール 54とを含む。ガイドレール 54は、台座 60に設けられていて、基板搬送テーブルは、複数のノズノレの配列方向に対して直交する方向に、このレール 54上を案内駆動される。

[0048] 配向膜形成装置においては、機構的に基板搬送テーブル 8上に、静電チャック等の保持手段 10によって基板 1が保持されている。基板搬送テーブル 8とヘッド支持構造体 5とは、互いに相対的に移動可能とされている。したがって、ヘッド支持構造体 5 によって拘束されたインクジェット 'ヘッド 2が動く場合と、インクジェット 'ヘッド 2が固定され、基板搬送テーブル 8が動く場合とがあるが、それぞれ、長所、短所を有している。ここでは、前者について述べるが、後者の場合でも全く同様に考えることができる。

[0049] この運用について説明する。この動作は、周知の通り、従来と同様にコンピュータ（以下、単に、マイコンあるいは PCと称する。）で制御される。まず、パソコンの操作パネルなどの設定入力手段 3を用いて、所定の噴射塗布間隔と塗布パターン情報 (塗布開始位置と終了位置およびパターン形状)を演算装置 (CPUで構成される。）4に与える。演算装置 4は、予めパソコンに読み込ませておいたプログラムによる所定の制御アルゴリズムに従って、塗布開始信号を生成し、ヘッド支持構造 5に供給する。

[0050] この塗布開始信号に同期して、ヘッド支持構造 5が定められた速度で移動する。この移動は、厳密かつ正確に行う必要があり、基板 1上に形成された位置検出マーク等で絶対位置を決定した後、リニアスケール等の距離検出手段 6の検出信号を演算装置 4に与え、リニアモータ等の駆動用ァクチユエータ 7aにフィードバックされる。また、同時に距離検出手段 6にて検出した値と、従来と同様にして予め算出したインクジェット 'ヘッドのノズル 9の噴射すべき距離との比較を行レ、、一致したタイミングで塗布開始信号をインクジェット 'ヘッドのノズル 9に与える。配向膜溶液は、これを蓄えておく溶液タンク 11から供給管 12を通してインクジェット 'ヘッド 2に供給され、塗布開始信号によってノズル 9から噴射される。以下同様な動作をインクジェットの支持構造 5を移動させながら、演算装置 4での算出値と距離検出手段 6での検出値の比較を連続的に繰返し行い、噴射塗布することで所定の塗布間隔の図 2 (C)に示すようなドット群 13が得られる。以上の動作制御は、従来と同様であり、しかも、当業者ならば容易に実現可能であるので、その詳細な説明は省略する。

[0051] この際、インクジェット塗布を実現する領域を真空槽 14で覆レ、、真空ポンプ 15で槽内を減圧して噴射塗布するのがこの発明の最大の特長である。そのために、少なくとも基板搬送テーブル 8と、インクジェット ·ヘッド 2と、ヘッド支持構造体 5とを真空槽 14 内に収容するのが好適である。当然ながら、この装置を構成する他の構成要素、例えばガイドレール 52および 54や距離検出手段 6もこの真空槽 14内に収容させてある。その他の所要の構成要素を真空槽 14内に必要に応じて収容しても良い。

[0052] このように、配向膜溶液の基板表面への噴射塗布を減圧環境下で実施することにより、塗布後の拡散展開において、配向膜溶液を構成している溶剤の蒸発温度の制御が可能となる。その結果、溶液中の固形分の流動を一元化でき、膜厚分布を、大気圧で成膜する場合よりも、均一化できる。

[0053] なお、ここで減圧とは、この発明の装置が設置される装置周囲の大気圧よりも低い圧力にすることを言う。通常は、大気圧は 1気圧であるので、その場合には、減圧とは 1気圧よりも低い圧力すなわち真空にすることである。

[0054] ここで、配向膜形成に適用した例を以下説明する。実験は、基板としてガラス基板を用いた。このガラス基板上に直接、配向膜溶液の液滴を塗布し、 10mm角の正方形塗布領域を形成した。配向膜材料として、可溶性のポリイミドを用い、溶剤として、 N—メチルピロリドン（NMP)を 12重量⁰ /₀、 γプチノレラタトンを 38重量⁰ /₀、残りをブチルセルソルブとした場合の例である。この際の粘度は、約 lOmPa' sであり、また、表面張力は、約 32mN/mであった。

[0055] 図 3に減圧環境下での液晶用配向膜の硬化後の膜厚分布測定の結果を示す。図 3において、横軸に正方形塗布領域の中心点を通る中心軸上の一辺から対向する他方の一辺までの距離（単位： mm)をとつて示してあり、縦軸に膜厚（単位： nm)をとつて示してある。膜厚測定には、接触段差計 (アルバック社製の商品名「DEKTAK」 )を使用した。成膜は、大気中と、真空の圧力が 0. 5atm、 0. latm、 0. 01atm、 0. 005atm、および 0. 003atmの場合 ίこっき行った。但し、 latmfま、 1. 01 X 10⁵N/ m² (7. 6 X 10²Torr)である。

[0056] 大気中で成膜した場合には、中心部の膜厚 (約 7nmである。 )に比べて端部の膜厚が盛り上がる（150nm以上である。）、いわゆる、コーヒースティン現象が極端に見られる。真空の圧力力 ^s0. 5atm、 0. latm、 0. Olatm, 0. 005atm、および 0. 003 atmの場合の中心部での膜厚は、それぞれ、約 16nm、 29nm、 39nm、 52nmおよび 64nmであり、端部の膜厚は、それぞれ、 89nm、 64nm、 38nm、 16nmおよび On mであった。

[0057] この実験結果から判断すると、塗布後の環境を減圧してレ、くにつれて、端部への流体拡散は抑えられていき、端部の盛り上がりは抑えられ、その分、中心近傍の膜厚は増加する傾向にある。さらに、減圧程度を上げていくと、配向膜溶液を構成している各種の溶媒の沸点降下が加速され、蒸発が活発となる結果、溶液液滴の着弾位置力の流体拡散が抑制され、端部の膜厚よりも中心部近傍の膜厚の方が大きくなるとレ、う逆転現象が見られる。そして、さらに減圧程度を上げると、着弾点から、ほとんど流体拡散を見せずに、その場で乾燥固化する様子が見受けられる。

[0058] 図 4は、成膜形状パラメータの説明に供する図であって、塗布により形成される配向膜の膜厚分布を模式的に示す図である。横軸に正方形塗布領域の中心を通る中心線上の位置座標を任意の単位 (無記名）で示してあり、縦軸に膜厚を任意の単位 (無記名）で示してある。図 4中、記号 tcは、中心部、ここでは着弾位置近傍の膜厚を表し、記号 teは、流体拡散端での膜厚を表すものとする。ここでは、 te/tcを成膜形状パラメータと呼ぶことにして、以下、このパラメータについて考察する。

[0059] 常温常圧下では、このパラメータの値は 3〜： 10となり、一方、減圧程度を上げる、すなわち真空度を上げれば上げるほど、拡散が不活発になり、この値は限りなく 0に近くなる。このパラメータの値が 1に近くなれば、中心部と端部との間の中間部における領域では膜厚に若干の凹凸はあるにせよ、常温常圧下の場合よりも、より平坦な膜厚分布が得られ、良好な配向膜が得られる。また、この値が 1より小さな領域では、薄膜領域が繋がらない恐れが出てきて、大面積の薄膜形成には不適であり、このパラメ一タの値 1の近傍が減圧程度の下限値を示すと考えてよい。

[0060] 図 5は、図 3に示した実験結果から得られた、減圧雰囲気が成膜形状パラメータ (te Ac)に及ぼす影響を説明するための曲線図である。図 5において、横軸に圧カレべノレ (単位: atm)を採って対数表示で示してあり、縦軸は、成膜形状パラメータ (te/tc) をとつて示してある。真空の圧力力 SO. 5atm、 0. latm、 0. 01 atm, 0. 005atm、および 0. 003atmの場合のノヽ。ラメータ値 fま、それぞれ、 4. 7、 2. 5、 1、 0. 3、 0. 2程度の値である。この実験結果から、真空の圧力が 0. Olatm d . 01 X 10³N/m²)程度で、パラメータ値がほぼ 1になり、これより真空度が上がると、中心部で膜厚が大となり、端部で膜厚が極端に薄くなるか成膜されないので、基板面全体にわたって連続膜にならない場合がでてくる。

[0061] 配向膜の場合、インクジェットによる成膜では、粘度、表面張力等の安定吐出の条件が一意的に決まり、溶媒の成分も一意的に決定されるため、 0. Olatmというこの下限値は大きく変動しない。この近傍の圧力値に制御することにより全体の膜厚のバラツキを ± 5%以内に抑えることが出来た。

[0062] 以上の実験結果を考慮すると、噴射塗布による成膜の真空度の条件として、成膜形状パラメータの値を 3より小さくかつ 1以上とするような圧力範囲とすることにより、大気圧中で成膜する場合よりも、より均一な膜厚分布の膜を成膜することができることが理解できる。成膜形状パラメータ値が 1またはその近傍値であると、多少の凹凸はあるが、中心部から端部にわたって、さらに均一な膜厚の膜として成膜できることが理解できる。

[0063] 次に、図 6を参照して、減圧下での薄膜形成装置としてのインクジェット塗布装置のシステム全体の構成につき簡単に説明する。このシステムは、従来のインクジエッド塗布装置と同様な XYステージ位置決め部 70、インクジェット 'ヘッド位置決め部 72、ィンクジヱット 'ヘッド制御系 74、基板/ヘッドァライメント補正用光学系 76、操作盤 78 、およびパーソナルコンピュータ（PC或はパソコンとも称し、当然ながら、表示部や、キーボードその他の入力手段を備えている（図 1の設定制御入力手段 3に対応する）。）80を備えた構成である力この発明では、それらに加えて、新たに減圧システム 8 2を装備してある。各部分 70、 72、 74、 76、 78は、パソコン 80に格納されている所要のプログラムの制御アルゴリズムに従って、駆動制御される。この点に関しては、従来周知であり、当業者も実施できるので、詳細な説明は省略する。なお、図 6に、バソコン 80によりプログラムを実行することによって実現する機能手段として、位置決め制御手段 92、ヘッド制御手段 94、画像処理部を含むァライメント制御手段 96などの制御をコントロールする駆動制御手段 90と、さらに、減圧システム 82の制御を行う圧力調整手段 98とを示してある。この駆動制御手段 90および圧力調整手段 98は、図 1 の演算装置 4に対応する。

[0064] 以下、図 1 (A)および 1 (B)と図 6を参照して、このシステムの動作制御について説明する。

[0065] 図 6に示すシステムは、設定入力手段 3と演算装置 4を兼ねたパソコン 80により、位置決め系、インクジェット 'ヘッド制御系、ァライメント補正用光学系、減圧システムをコントロールする。基板 1のセッティングに関しては、基本的に人手で行う。大気中でゲートバルブ 102を開口して、基板 1を基板搬送テーブル 8にセットし、再びゲートバルブ 102を閉口して、噴射塗布室の真空槽 14を密閉することにより、基板 1のセッテイングが完了する。

[0066] 基板 1のセッティング完了後、操作盤 78の運転開始スィッチ（1)を押す。運転開始信号がパソコン 80へ入力され、この信号により、予め定められた制御アルゴリズムにしたがって装置が動作する。

[0067] まず、減圧用ポンプのスィッチを ON (動作状態）にする信号がパソコンから出力され、減圧用真空ポンプ 84が起動する。これによつて、真空槽 14内の圧力が低下し始める。真空槽 14内には圧力センサ 86が設けてあり、このセンサの出力信号はバソコン 80へ入力されて、常時、圧力がモニタされている。パソコンの演算装置 4は、圧力調整手段 98において、この圧力センサ 86の圧力値を予め基準値としてメモリ（図示せず）に登録してある設定値と比較し、その比較に基づいて真空槽 14に設けた圧力調整弁 88に指令を送り、開度を調整する。すなわち、真空槽 14内の圧力が設定値より高い場合には、圧力調整弁の開度を小さくして減圧を進行させ、真空槽内の圧力が設定値より低くなつた場合には、開度を大きくして、減圧の程度を緩和する。このような制御により、真空槽 14内を一定の減圧環境にする。

[0068] 上述した減圧制御の具体的な実施例につき、図 1 (A)および (B)と、図 6と、図 7を参照して説明する。 [0069] 真空シールを施した減圧室、すなわち真空槽で形成される噴射塗布成膜室 14内に圧力センサ（例えばキーエンス社製の耐環境小型圧力センサ負圧型：商品名 AP — 51A) 86を設置する。減圧室 14の圧力は、減圧用真空ポンプ 84 (図 1の真空ボンプ 15に対応する。）で真空引きを行う。減圧室 14の真空シールが万全でリークが少ない場合には、どんどん減圧され、一定の圧力に制御するのが難しくなる。とくに、 0 . latmや 0. Olatm程度の圧力レベルでは、通常の真空に至る遷移状態の領域であり、一定の圧力状態を維持するのが極めて難しい。このため、減圧用真空ポンプ 8 4 (図 1の 15)は、常に稼動状態にある。そこで、減圧室 14と減圧用真空ポンプ 84との間にバリアブルコンスタントバノレブ (圧力調整弁） 88を設け、ここで、微小な圧力変動に対する制御を可能としている。すなわち、リーク等の原因で、減圧室 14の圧力が上がると、これを圧力センサ 86で検知し、検知信号が基幹制御システムであるバソコン 80に入力される。パソコン 80が、この検知信号を受信すると、圧力調整手段 98は、予め設定された制御アルゴリズムによってバリアブルコンダクタンスバルブ 88の開口を制御する開口制御信号をモータ Mにフィードバックする。その結果、減圧室 14 の圧力は一定に保たれる。

[0070] 一方、減圧室 14の圧力が設定値に到達すると、これに応答して圧力調整手段 98 力の指令により、ノくリアブルコンダクタンスバルブ 88が閉じ、かつ減圧用真空ポンプ 84 (15)との間に設けられているリーク弁 106を開放して、減圧室 14の圧力を設定値に維持する。このようにして、減圧レベルの遷移状態における圧力を精度良く制御できる。

[0071] このように、制御アルゴリズムは、真空槽 14内が設定された圧力に到達すると、その後も常時、減圧室 14内の真空度を精度良く制御しながら、次の塗布動作へ移る。

[0072] 図 1、図 6及び図 7を参照して塗布動作に関する部分を説明する。パソコン 80は各駆動系の位置決め制御手段 92を有しており、制御アルゴリズムにしたがった演算結果に基づいて各駆動系（70、 72)のサーボアンプに座標値および移動指令を送信し、基板搬送テーブル 8、インクジェット 'ヘッド 2を移動させる。基板 Zヘッドァライメント補正用光学系 76には、基板 1の位置検出のために CCDカメラが設けてあり、バソコン内部のァライメント制御手段 96の画像処理部によって基板 1の位置検出用のマークの座標を測定して、基板 1が決められた位置に来るように基板搬送テーブル 8を移動させる。基板 1が塗布開始位置へ到達すると、パソコン 80のヘッド制御手段 94からインクジェット 'ヘッド制御系 74のヘッドコントローラへ塗布開始の信号を送ると同時に、基板搬送テーブル 8の移動指令を発し、塗布が始まる。配向膜溶液の噴出塗布の詳細は、既に説明したので、省略する。このようなシステム構成により、減圧下でィンクジェットによる塗布を行う。

[0073] 配向膜溶液を基板 1に噴射塗布した後は、基板 1を所定の温度と時間で乾燥させ、さらに、所定の温度と時間で加熱焼成することにより、配向膜溶液中の溶剤成分を除去し、連続的な配向膜 44を形成することができる。また、ヘッド支持構造体 5が固定され、静電チャック等の基板保持手段 10で基板 1が拘束された搬送テーブル 8が移動しながら、配向膜溶液を噴射塗布する場合も同様な効果がある。何れの場合にも、相対移動方向に対して直角な方向は一度に噴射塗布するほうが、何回かに分割して塗布する時間差塗布よりも配向膜の表面性状は遥かに優れているため、図 2に一例を示すようなインクジェット 'ヘッド 2の配列方法で移動に対する幅方向の噴射を実現している。インクジェット 'ヘッド 2の噴射幅は有限であり、有効な噴射幅が基板 1の幅方向を覆うようにノズノレ 9を配列したインクジェット 'ヘッドをヘッド支持構造体 5に取付けている。

[0074] <第 2の実施形態 >

この発明による液晶表示素子における配向膜形成方法の第 2の実施形態につき、図 8を参照して説明する。第 1の実施形態の説明の中でも示してきたが、液晶表示素子における配向膜はインクジェット 'ヘッドのノズル 9から噴射された液滴が基板 1上に着弾し、ドット群 13 (図 2 (C)参照）を形成する。その後、溶液中の溶剤成分を蒸発しながら基板面に沿って拡散し、基板 1とのせん断抵抗が拡散のエネルギーに打ち勝って止まる。この際、蒸発の加速は減圧で実現するが、これを厳密に制御し、その後の表面拡散を制御するためには、基板 1の温度管理が必要である。

[0075] このため、図 8に示すように、基板搬送テーブル 8に温度調整装置 16を設けてこの課題を解決している。通常、基板の拘束には、静電チャック等の基板保持手段 10が採用されるため、この部分にヒータを坦め込むことは有り得ないことではなレ、が、真空に近い減圧下で、断熱状態になることが予想されるため、真空槽 14の外側から所定の温度の温水を循環させる方式が適していると考えられる。この方法でさらに膜厚精度が高い配向膜が得られる。

[0076] 一方、ヒータでの基板の温度制御について、以下、簡単に説明する。

[0077] 基板搬送テーブル 8の温度調整装置 16は、ヒータと、ヒータ電源と、温度センサと、温度コントローラから構成される（以上、図示せず)。ヒータに関しては、基板搬送テ一ブル 8の内部にテーブル面に平行な貫通穴を設け、その貫通穴にヒータを揷入して、テーブル面を下側から加熱する。ヒータを揷入する貫通穴を複数設ける場合には、テーブル面に対して対称かつ間隔が均等になるように配置する。これにより、テ一ブル面の温度分布を均一化することができる。テーブルの例えば中央部に、例えば熱電対のような温度センサを設け、この出力を温度コントローラへ入力して温度をモニタする。温度コントローラはフィードバック制御により、すなわち、テーブルの温度と設定温度を比較し、その結果に基づいて、ヒータ電源の電流値の増減を行う。これにより、テーブルの温度が設定温度になるように調整する。

[0078] 温水パイプを使用する場合は、上記と同様に、テーブルに貫通穴を設け、ヒータの代わりに温水パイプを挿入して、テーブルを加熱する。この場合には、ポンプを設けて、パイプ内の温水を常時循環させる。また、温水パイプの任意の箇所にパイプをカロ熱するパイプ加熱用ヒータを設けて、温水の温度を調整する。制御方法は、上記の場合と同様に、テーブルの任意の箇所に設けた温度センサの出力をモニタし、この温度と設定温度の比較結果に基づいて、温度コントローラがパイプ加熱用ヒータの電流値を制御し、テーブルの温度が設定温度になるように調整する。

[0079] ぐ第 3の実施形態 >

この発明による第 3の実施形態を、図 9を参照して、説明する。インクジェット方式による液滴噴射塗布から配向膜を減圧雰囲気下で形成する場合、最も懸念される事項は生産能率である。従来のオフセット印刷（フレキソ印刷）による方法では、大気中でのプロセスである上、版胴の一回転によって基板上に転写するため、処理速度が高ぐこれに対応するためには、インクジェット 'ヘッドの噴射速度を上げるばかりではなぐすばやく所定の減圧条件を作ることが必要である。そのためには、基板 1に噴射塗布をする噴射塗布成膜室としての本体装置 17の前段に、圧力調整予備室としての減圧予備室 18を、また、後段に、圧力調整予備室としての後段予備室 19を備えることで対応できる。まず、大気中で搬送されてきた基板 1を、最初のゲートバルブ 20 を開け、前段の減圧予備室 18に搬入する。この部屋は基板 1一枚分の容積を持ち、ゲートバノレブ ₂₀を閉め、ここでひとまず、前段予備室用の真空ポンプ 21により所定の圧力まで下げる。また、前段予備室 18には次の基板搬入に対応し、直ぐに大気圧に戻せるように、リークバルブ 22も設けられている。本体装置 17は常に専用の真空ポンプ 15で所定の圧力まで下げてあり、前段予備室 18の圧力が本体装置 17の圧力にまで下がったところで、両装置を仕切っている二番目のゲートバルブ 23を開け、基板 1を前段予備室 18から本体装置 17に搬入する。搬入完了後、ゲートバルブ 23 を閉じ、基板 1を位置合せした後、インクジェット噴射塗布を行う。塗布完了後、今度は本体装置 17と後段予備室 19の間を仕切っている三番目のゲートバノレブ 24を開け、基板 1を後段予備室 19へ移送後、閉める。それから、後段予備室用のリークバルブ 25を開け、大気の状態にして四番目のゲートバノレブ 26を開けて通常の搬送に戻すことで一連の動作が終了する。

[0080] また、後段予備室には次の基板に対応できるように、専用の真空ポンプ 27が設置されている。これら四つのゲートバルブ 20、 23、 24および 26の開閉、さらに前段予備室 18、本体 17、後段予備室 19における圧力動作について図 10にタイムチャートとして示す。

[0081] 図 10は、前段予備室 18、本体装置である塗布室 17および後段予備室 19の各室の圧力の状態と、これら各室のゲートバブル 20、 23、 24、および 26の開閉のタイミングと、基板 No. 1から No. 5までの基板の搬送状態を示している。

[0082] このタイムチャートに従って三つのチャンバすなわち前段予備室 18、本体装置である噴射塗布成膜室 17、および後段予備室 19を連動させれば、生産能率も向上できる。すなわち、三つのチャンバに常に基板 1が納まっているような運用をすれば生産タクトも大幅に向上する。

[0083] この三つのチャンバの間で、基板搬送を連続して行わせる動作につき説明する。

[0084] 前後する二つの室（一方を前室 18とし、他方を後室 17とする。）の基板搬送テープノレ 8は、それぞれ、前室 18および後室 17間のゲートバルブ 23の近傍にまでそれぞれ移動可能である。それぞれの基板搬送テーブル 8の上面には図示しない基板共通搬送駆動系 29を設けてある。これら基板共通搬送駆動系 29として、例えば、基板送り用ローラーを設ける。前室 18から後室 17へ基板 1を移動させるには、前室、後室双方の搬送テーブル 8をゲートバルブ 23の近傍まで移動させ、ゲートバノレブ 23を開口した状態で、前室の搬送テーブル 8の基板保持を解除して、基板送り用ローラー 2 9により、後室の搬送テーブル 8上へ基板 1を移動させる。同様に、前室 17および後室 19間の基板搬送を、基板送り用ローラーによって、ゲートバルブ 24の開閉に合わせて、行う。このように、それぞれの室 18と 17、および 17と 19間での基板の受け渡しは、基板共通搬送駆動系 29を用いて行い、しかも、これら基板共通搬送駆動系間で、ゲートバノレブの開閉のタイミングに合わせて、連携して行う。

[0085] 図 9に示した三チャンバ方式は理想的ではあるが、高価な上に設置面積も大きくなる。生産タクトをやや落としても、低価格で設置面積が小さい装置が要求される場合には、図 11に示すような構成、すなわち二チャンバ方式がある。この方式は三チャンバ方式における前段予備室と後段予備室を一つの予備室、すなわち、搬入/搬出兼用予備室 28で兼ねるもので、一連の動作アルゴリズムは三チャンバ方式と同様である。基板 1は搬入/搬出兼用予備室 28を経て、本体装置 17に入り、噴射塗布完了後、再び搬入/搬出兼用予備室 28に戻され、大気中のラインに排出される。

[0086] <第 4の実施形態 >

次にこの発明の第 4の実施形態について図 12を参照して説明する。この実施形態は、配向膜成膜時のクリーン化を実現する際、装置の小型化も同時に得るための具体的な構成である。クリーン化を意図する場合にはヘッド支持構造体 5を固定して、基板 1を搭載している基板搬送テーブル 8を所定の速度で動かし、噴射塗布する方が基板 1上への塵埃（パーティクル）の落下は少なレ、。ところ力インクジェット 'ヘッド 2が固定され、基板 1が動いて全面噴射塗布する場合には、最低でも基板二枚分の領域が必要である。

[0087] このため、図 9や図 11における搬入/搬出兼用予備室を本体装置 17と兼用するのがこの発明であり、予備室 28と本体装置 17との基板搬送テーブル 8の搬送駆動系 2 9を共通にし、連続的に制御するところに特徴がある。予備室 28と本体装置 17を初めから一体化した一チャンバ方式とは異なり、図 12に示す実施例では、両者の間には二つのチャンバを仕切るゲートバルブ 30が存在する。これによつて減圧時間の短縮が図れる。この発明の具体的な構成実施例では、インクジェット 'ヘッド 2は本体装置 17のゲートバルブ 30の近くにおかれ、噴射塗布を行っている。

[0088] ぐ第 5の実施形態 >

この発明の第 5の実施形態について図 13を参照して説明する。基板搬入、予備減圧、噴射塗布、大気戻し、基板排出という工程を経るのは、図 9を参照して説明した第 3の実施形態の場合と同様であるが、前段予備室 18、本体装置 17、後段予備室 1 9のそれぞれの減圧のための真空排気系統に汚染物質、例えば、配向膜溶液に含まれる溶剤等の揮発性有機化合物 (V〇C)や、室の壁から蒸発した不所望成分や、外部から侵入した不所望成分や、その他の不所望成分の回収装置 31、 32、 33を取付けている。 VOCの回収装置は活性炭等を利用した吸着方式や炭化水素化合物をプラズマ触媒の力を借りて分解する方式等が考えられる。配向膜溶液の溶剤成分によっては真空排気に用いられる、それぞれのチャンバ対応の真空ポンプ 21、 15、 27 の構造材料を侵食するおそれがあり、この場合には VOCの回収装置は真空ポンプの前に設置する必要がある。そうでない場合には最終段の設置が望ましい。

[0089] <第 6の実施形態 >

この発明の第 6の実施形態について図 14を参照して説明する。この実施形態では前段予備室 18に真空ポンプやリークバルブ等の圧力調整手段に加えて、紫外線照射等の基板表面改質手段 34を備えている。これまで、重ねて述べてきたが、インクジエツト方式による配向膜の形成は、配向膜液滴の噴射塗布、基板着弾、基板表面拡散展開、乾燥、焼成というプロセスを経て行われる。とくに、基板上の拡散展開におレ、ては基板表面の濡れに大きな影響を持つ、基板表面の汚染、水分等を出来るだけ除去し、一定の拡散条件を作る必要がある。そのため配向膜液滴が基板 1上に着弾する直前に、紫外線照射等の基板表面改質を行うと膜厚ばらつきが小さい配向膜 44が得られる。

[0090] ぐ第 7の実施形態 > この発明の第 7の実施形態につき図 _{1 5}を参照して説明する。図 15に示すように、ィンクジェット 'ヘッド 2が支持されている方向に、基板 1の斜め上方から、レーザ光源 3 5とレーザを基板面内に走査する光学走査系 36とを含むレーザ照射手段 110を設けてある。このレーザ照射手段 110から、着弾した配向膜溶液のドット 13に対し、レーザを照射することで、配向膜溶液中の溶剤成分の揮発を加速させ、着弾後の基板表面拡散が円滑にいくことを意図しており、その結果、膜厚ばらつきが小さい配向膜の形成が可能となる。

[0091] ぐ第 8の実施形態 >

同様に、この発明の第 8の実施形態につき図 16を参照して説明する。この発明は、第 7の実施形態と同様に、レーザ光源 35とレーザを基板面内に走查する光学走查系 36とを含むレーザ照射手段 110を備えている。この実施形態では、図 16に示すようにインクジェット ·ヘッド 2の各ノズル 9から噴射され、飛行してレ、る配向膜液滴に対し、レーザ照射手段 110から、レーザ 35で横方向から直接照射する仕組みとなっている。配向膜溶液中の溶剤成分の揮発を加速することで、基板表面上での拡散展開の円滑化を図ったものである。

[0092] 以上述べてきた減圧環境下のインクジェット方式による薄膜形成技術は、面発光型の有機 EL (OLED)の発光層ゃ正孔輸送層の薄膜形成や半導体やフラットパネルディスプレイ (FPD)等一般のプロセスで多用される薄膜レジストの形成にも適用可能であり、良好な膜厚分布を得ることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 一定間隔で配列された複数のノズノレをそれぞれ有する、単一若しくは複数のインクジェット 'ヘッドを備えるヘッド支持構造体と、複数の該ノズルの配列方向と直交する方向に、複数の該ノズノレとの間で、相対的に移動できる基板搬送テーブルを有する基板搬送機構とを含み、複数の前記ノズルから薄膜形成用溶液を前記基板搬送テ一ブルに搭載された基板の表面上に噴射して塗布して薄膜を形成する非接触方式の薄膜形成装置において、

少なくとも前記基板搬送テーブル、インクジェット 'ヘッド、および前記ヘッド支持構造体を内部に含む噴射塗布成膜室としての真空槽と、減圧雰囲気下で噴射塗布成膜を行うために前記真空槽の内部を減圧にする減圧手段とを備えることを特徴とする薄膜形成装置。

[2] 請求項 1に記載の薄膜形成装置において、

前記基板搬送テーブルは、該基板搬送テーブルの温度調節を行って前記基板の温度を制御するための温度調節部を含んでいることを特徴とする薄膜形成装置。

[3] 請求項 1又は 2に記載の薄膜形成装置において、

前記噴射塗布成膜室の前段及び後段のいずれか一方もしくは双方に、基板搬送テーブルを有する基板搬送機構を含む圧力調整予備室を設けてあることを特徴とする薄膜形成装置。

[4] 請求項 3に記載の薄膜形成装置において、

前記圧力調整予備室の基板搬送機構および前記噴射塗布成膜室の基板搬送機構は、基板共通搬送駆動系をそれぞれ有しており、

前記圧力調整予備室と前記噴射塗布成膜室との間に、それぞれの基板共通搬送駆動系間で基板の受け渡しを連携して行えるタイミングで開閉するゲートバルブを具えていることを特徴とする薄膜形成装置。

[5] 請求項 1または 2に記載の薄膜形成装置において、

前記減圧手段は、真空ポンプと、該真空ポンプおよび前記噴射塗布成膜室間を連通させる真空排気管とを含む真空排気系で構成されており、

前記真空ポンプの前段若しくは後段のいずれかに、前記噴射塗布成膜室内に蒸発した汚染物質の回収装置を取付けてあることを特徴とする薄膜形成装置。

[6] 請求項 3または 4に記載の薄膜形成装置において、

前記減圧手段は、真空ポンプと、該真空ポンプおよび前記圧力調整予備室間を連通させる真空排気管とを含む真空排気系で構成されており、

前記真空ポンプの前段若しくは後段のいずれかに、前記圧力調整予備室内に蒸発した汚染物質の回収装置を取付けてあることを特徴とする薄膜形成装置。

[7] 請求項 3または 4に記載の薄膜形成装置において、

前記噴射塗布成膜室の前段に設けられている前記圧力調整予備室は、噴射塗布成膜される基板の表面を改質するための表面改質手段を具えていることを特徴とする薄膜形成装置。

[8] 請求項 1から 7のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、

前記インクジェット 'ヘッドの斜め上方から、前記基板に接地した薄膜形成用溶液の液滴に対し、レーザ照射するレーザ照射手段を具えることを特徴とする薄膜形成装置。

[9] 請求項 1から 7のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、

複数の前記ノズルから噴射されて空中飛行している薄膜形成用溶液の液滴に対して、横方向からレーザ照射するレーザ照射手段を具えることを特徴とする薄膜形成装置。

[10] 請求項 1〜9のいずれか一項に記載の薄膜形成装置において、

前記薄膜を液晶表示素子の配向膜とすることを特徴とする薄膜形成装置。

[11] 一定間隔で配列された複数のノズノレをそれぞれ有する、単一若しくは複数のインクジェット 'ヘッドを備えるヘッド支持構造体と、複数の該ノズルの配列方向に直交する方向に、複数の該ノズノレとの間で、相対的に移動できる基板搬送テーブルを有する基板搬送機構とを含み、複数の前記ノズルから薄膜形成用溶液を前記基板搬送テ一ブルに搭載された基板の表面上に噴射して塗布して薄膜を形成する非接触方式の薄膜形成装置を用いて、薄膜を形成するにあたり、

基板搬送テーブルと、前記インクジェット 'ヘッドと、前記ヘッド支持構造体とを噴射塗布成膜室としての真空槽で囲み、前記基板上に、減圧雰囲気下で、噴射塗布成膜を行うことを特徴とする薄膜形成方法。

[12] 請求項 11に記載の薄膜形成方法にぉレ、て、

前記噴射塗布成膜を、基板搬送テーブルの温度調節を行って前記基板の温度を制御しながら、行うことを特徴とする薄膜形成方法。

[13] 請求項 11又は 12に記載の薄膜形成方法において、

前記噴射塗布成膜室の前段及び後段のいずれか一方若しくは双方に圧力調整予備室を設け、該圧力調整予備室と前記噴射塗布成膜室との間での基板の搬入または搬出のために、該圧力調整予備室に対して予備的に圧力調整を行うことを特徴とする薄膜形成方法。

[14] 請求項 13に記載の薄膜形成方法において、

前記圧力調整予備室と前記噴射塗布成膜室との間にゲートバルブを設け、前記圧力調整予備室の基板搬送機構および前記噴射塗布成膜室の基板搬送機構のそれぞれに、基板共通搬送駆動系を設け、

それぞれの基板共通搬送駆動系間で基板の受け渡しを連携して行えるタイミングで前記ゲートバルブを開閉することを特徴とする薄膜形成方法。

[15] 請求項 11または 12に記載の薄膜形成方法において、

前記減圧手段を、真空ポンプと、該真空ポンプおよび前記噴射塗布成膜室間を連通させる真空排気管とを含む真空排気系で構成し、

前記真空ポンプの前段若しくは後段のいずれかに、前記噴射塗布成膜室内に蒸発した汚染物質の回収装置を設けて、該回収装置により、噴射塗布成膜中に発生する前記汚染物質を回収することを特徴とする薄膜形成方法。

[16] 請求項 13または 14に記載の薄膜形成方法において、

前記減圧手段を、真空ポンプと、該真空ポンプおよび前記圧力調整予備室間を連通させる真空排気管とを含む真空排気系で構成し、

前記真空ポンプの前段若しくは後段のいずれかに、回収装置を設けて、該回収装置により、該圧力調整予備室内に蒸発した汚染物質を回収することを特徴とする薄膜形成方法。

[17] 請求項 13または 14に記載の薄膜形成方法において、前記噴射塗布成膜室の前段に設けられている前記圧力調整予備室内で、表面改質手段を用いて、噴射塗布成膜される基板の表面に対し、表面改質処理を行うことを特徴とする薄膜形成方法。

[18] 請求項 11から 17のいずれか一項に記載の薄膜形成方法において、

前記インクジェット 'ヘッドの斜め上方から、前記基板に接地した薄膜形成用溶液の液滴に対し、レーザ照射することを特徴とする薄膜形成方法。

[19] 請求項 11から 17のいずれか一項に記載の薄膜形成方法において、

複数の前記ノズルから噴射されて空中飛行している薄膜形成用溶液の液滴に対して、横方向からレーザ照射することを特徴とする薄膜形成方法。

[20] 請求項 11から 19のいずれか一項に記載の薄膜形成方法によって形成された前記薄膜を用いて作られた液晶表示素子。