CN101293239A - 涂布方法以及图案形成方法 - Google Patents
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Abstract
向基板上被岸壁包围的区域内利用喷墨方式供给涂布液形成涂布膜，然后使该涂布膜软化、流动，从而将该涂布膜填充到上述岸壁包围的区域内。
Description
技术领域
本发明涉及一种在滤色器或有机EL(电致发光)显示装置等的制造中，通过喷墨往基板上涂布涂布液的涂布方法以及使用该方法的图案形成方法。
背景技术
例如，在滤色器的制造中，将红色、绿色、蓝色3种颜色，或者这些颜色加上黑色的4种颜色的彩色抗蚀剂(色彩レジスト)涂布于规定的图案上，最近，研究了喷墨涂布作为将这样几种材料涂布到同一基板上的技术(例如，日本特开平1-217302号公报、日本特开平7-72325号公报、日本特开平7-146406号公报)。所谓喷墨涂布是将彩色印刷中广泛应用的喷墨印刷的原理应用到滤色器等的涂布中的方法，有通过每个喷嘴喷出不同颜色的彩色抗蚀液，能够同时形成3色或4色的滤色器薄膜的优点。
采用喷墨涂布进行多种颜色的彩色抗蚀剂的涂布时，可能产生某区域中涂布的彩色抗蚀剂流到相邻区域的问题，为了避免这样的问题，采用以下方法，即设置隔开不同区域用的被称为岸壁(バンク)的隔壁部材，在岸壁包围的区域内涂布彩色抗蚀液(日本特开平10-133194号公报)的方法。
然而，喷墨涂布的情况下，从原理上讲，未必能够以充分的精度往目标位置上喷出彩色抗蚀液。为此，从往被岸壁包围的区域内准确地供给彩色抗蚀液的观点考虑，提出了通过用CF4气体的等离子体处理对整个表面进行疏水处理后，用O2气体的等离子体对基板面进行亲水处理，仅选择性地使岸壁的表面为疏水性，从而校正彩色抗蚀液的滴下位置的技术(日本特开2002-372921号公报)。
但是，即使通过这样的疏水处理也不能充分地校正彩色抗蚀液的滴下位置，如果要在岸壁包围的整个区域内填充彩色抗蚀液，则会产生越过岸壁流到邻接的区域内的不理想状况。另外，通过疏液处理使岸壁侧面为疏水性，则会排斥彩色抗蚀液使其不能充分地填充，从而可能产生光泄露。
发明内容
本发明的目的是提供一种涂布方法以及图案形成方法，其可以借助于喷墨涂布在基板上所形成的岸壁内以良好的精度填充涂布膜。
根据本发明的第1观点，提供一种涂布方法，其往基板上被岸壁包围的区域内利用喷墨方式供给涂布液形成涂布膜，然后使该涂布膜软化流动，从而将该涂布膜填充到上述岸壁包围的区域内。
上述第1观点中，也可以在利用上述喷墨方式供给涂布液之后使涂布膜固化。也可以在对上述岸壁的表面进行疏液处理，对被上述岸壁包围的区域借助于喷墨供给涂布液之后，使涂布膜软化、流动之前对上述岸壁的表面进行亲液处理。另外，上述涂布膜的软化，优选通过将上述涂布膜暴露在有机溶剂气氛中进行。还有，上述岸壁所包围的区域，可以在应该分别形成多种色彩的各涂布膜的位置上形成多个。在这种情况下，上述涂布液可采用彩色抗蚀液，上述涂布膜可采用作为滤色层的彩色抗蚀薄膜、或者作为有机EL层的彩色抗蚀薄膜。此外，上述涂布膜可采用各种有机膜或无机膜。
通过使上述涂布膜软化、流动，而将该涂布膜填充到被上述岸壁包围的区域内的处理，可以是对偏向上述岸壁所包围的区域形成的涂布膜的位置进行校正的处理；又可以是上述岸壁所包围的区域具有角部时，使上述涂布膜遍及该角部的处理；还可以是上述涂布液为高粘度液体时，使涂布膜遍及上述岸壁所包围区域的外周部的处理。
根据本发明的第2观点，提供一种图案形成方法，其是在基板上由涂布膜形成薄膜图案的图案形成方法，具有：在基板上以包围预定的薄膜形成区域的方式形成岸壁的工序；往上述岸壁所包围的预定的薄膜形成区域内利用喷墨供给涂布液，形成涂布膜构成的薄膜的工序；以及通过使上述薄膜软化、流动，从而将该薄膜填充到上述岸壁所包围的区域内的工序。
上述第2观点中，也可以还具有在形成上述涂布膜构成的薄膜之后将薄膜固化的工序。另外，又可以预先对上述岸壁的表面进行疏液处理，往上述岸壁所包围的预定的薄膜形成区域内利用喷墨供给涂布液之后，在使薄膜软化、流动之前对上述岸壁的表面进行亲液处理。而且，优选上述薄膜的软化通过将上述薄膜暴露在有机溶剂气氛中进行。进一步，上述岸壁所包围的预定的薄膜形成区域，可以在应该分别形成多种色彩的各薄膜的位置上形成多个。这时，上述涂布液为彩色抗蚀液，上述薄膜为彩色抗蚀薄膜，以此可形成滤色层的图案或者有机EL层的图案。此外，上述涂布膜可用各种有机膜或无机膜。
通过使上述涂布膜软化、流动，而将该涂布膜填充到被上述岸壁包围的区域内的处理，可以是对偏向上述岸壁所包围的区域形成的涂布膜的位置进行校正的处理；另外，上述岸壁所包围的预定的薄膜形成区域具有角部时，也可以是使上述薄膜遍及该角部的处理；还有，上述涂布液为高粘度液体时，还可以是使薄膜遍及上述岸壁所包围的预定的薄膜形成区域的外周部的处理。
根据本发明的第3观点，提供一种存储媒体，所述存储媒体存储了在计算机上工作、控制处理系统的程序，其中，上述程序在运行时，使计算机控制所述处理系统，实施以下所述的涂布方法：向基板上被岸壁所包围的区域内利用喷墨方式供给涂布液形成涂布膜，然后通过使该涂布膜软化、流动，从而将该涂布膜填充到上述岸壁所包围的区域内。
在这种情况下，上述涂布方法，也可以是在通过上述喷墨方式供给涂布液之后使涂布膜固化的方法。
根据本发明的第4观点，提供一种存储媒体，所述存储媒体存储了在计算机上工作、控制处理系统的程序，其中，上述程序在运行时，使计算机控制所述处理系统，实施在基板上由涂布膜形成薄膜图案的图案形成方法，所述图案形成方法具有：在基板上以包围预定的薄膜形成区域的方式形成岸壁的工序；向上述岸壁所包围的预定的薄膜形成区域内利用喷墨供给涂布液，形成由涂布膜构成的薄膜的工序；通过使上述薄膜软化、流动，从而将该薄膜填充到上述岸壁所包围的区域内的工序。
在这种情况下，上述图案形成方法，还可以进一步具有在形成上述涂布膜构成的薄膜之后使薄膜固化的工序。
根据本发明，可以在利用喷墨涂布形成涂布膜之后，利用软熔处理展开涂布膜，因此可以使涂布膜高精度地填充到岸壁内的区域中。
附图说明
图1是表示本发明的一种实施方式的彩色抗蚀图案的形成方法的流程图。
图2是用于说明本发明一种实施方式的彩色抗蚀图案的形成方法的各工序的工序断面图。
图3是表示喷墨涂布中彩色抗蚀液的滴下位置以及所形成的薄膜的偏移的图。
图4是表示喷墨涂布中彩色抗蚀液的滴下位置的偏移以及所形成的薄膜的偏移的图。
图5是表示用软熔处理(リフロ一処理)校正喷墨涂布中薄膜的偏移的状态的图。
图6是表示在具有角部的区域中用喷墨涂布形成薄膜的状态，以及之后进行软熔处理使薄膜遍及角部的状态的图。
图7是表示使用高粘度抗蚀剂进行喷墨涂布的状态，以及使通过软熔处理使涂布高粘度抗蚀剂所形成的薄膜遍及预定的薄膜形成区域的外周部的状态的图。
图8是表示本发明的一种实施方式的实施图案形成方法的处理系统及其控制系统的例子的框图。
符号说明
1：玻璃基板
2：岸壁
3：预定的薄膜形成区域
4：疏水面
5：喷嘴
6：彩色抗蚀液
7：彩色抗蚀薄膜
9：淡色部分
10：脱色部分
12：角部
13：外周部
100：处理系统
103：喷墨涂布装置
104：固化装置
106：软熔处理装置
108：程序控制器
110：存储部
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式。
这里，以在液晶显示装置的滤色器上涂布彩色抗蚀剂，形成彩色抗蚀图案的方法作为例子进行说明。
图1是表示本发明一实施方式的彩色抗蚀图案的形成方法的流程图，图2是用于说明各工序的工序断面图。
首先，如图2(a)所示，在玻璃基板1上利用光刻法形成树脂制的岸壁2，规定多个预定的薄膜形成区域3(步骤1)。该预定的薄膜形成区域3形成在应该形成红色、绿色、蓝色3种颜色的，或者这些加上黑色4种颜色的各彩色抗蚀薄膜的位置上。
然后，例如通过使用如CF4气体那样的含氟气体的常压等离子体对薄膜基板1的整个表面实施对抗彩色抗蚀液的疏液处理(疏水处理)，形成疏水面4(步骤2，图2(b))。然后，通过用O2气体的等离子体进行处理而使玻璃基板1表面的氟溅起，而实现亲水化(步骤3，图2(c))。
该状态中，通过喷墨涂布从喷嘴5将作为涂布液的特定颜色的彩色抗蚀液6喷到预定的薄膜形成区域3，形成作为滤色层的彩色抗蚀薄膜7(步骤4，图2(d))。如上所述，喷墨涂布是将彩色印刷中广泛应用的喷墨印刷的原理应用到滤色器等的涂布中的方法，红色、绿色、蓝色3种颜色，或者这些颜色加上黑色的4种颜色的彩色抗蚀液每一种分别使用不同的喷嘴进行，以使邻接的预定的薄膜形成区域3滴下互不相同的颜色的彩色抗蚀液。以此可以同时形成3色或4色的滤色层。
在这种情况下，由于在岸壁2上实施疏水处理而形成疏水面4，因此即使利用喷墨方式自喷嘴5喷出的彩色抗蚀液6的滴下位置有些许偏离，也可以沿着岸壁2的侧面校正至中心位置。这里，彩色抗蚀液6的供给量限于少量，以使其不从预定的薄膜形成区域3溢出。在这一阶段，通过疏水面4的防御等，使彩色抗蚀液6没有遍及预定的薄膜形成区域3的整个表面，而形成间隙。
然后，在岸壁2的表面涂布亲水化液体，或者实施UV照射处理等，以除去岸壁2表面的疏水部分，实现全面亲水化(步骤5，图2(e))。
其后，根据需要采用适当的方法使所形成的彩色抗蚀薄膜7固化(步骤6，图2(f))。这时无论固化的方法如何，可以采取减压干燥等不加热的干燥方法使其固化，也可以加热使其固化。在搬送中彩色抗蚀薄膜7的变形等不成为问题的情形下，该固化工序不是必需的。
该状态下，将彩色抗蚀薄膜7暴露在稀释剂等有机溶剂的气氛中使其软化、流动(软熔)(步骤7，图2(g))。以此使彩色抗蚀薄膜7在预定的薄膜形成区域3的整个表面上展开，平坦化，并遮盖预定的薄膜形成区域3上形成的间隙。该软熔处理，如例如日本特开2002-334830号公报中所公开的那样，作为为了省略光刻技术用的图案形成工序，而改变抗蚀图案的形状的技术而开发。该软熔处理，可以在将玻璃基板1放置在腔室内的载置台上的状态下，借助于沸腾等将溶剂蒸汽导入腔室内进行。
这样在喷墨涂布后进行软熔处理的情况下，彩色抗蚀液的量即使较少也可以遍及预定的薄膜形成区域3的整个表面，因此可以减少喷墨涂布时彩色抗蚀液的供给量。在这种情况下，彩色抗蚀薄膜7的膜厚变薄，但是可以通过设定较高的初期抗蚀剂浓度，或者加重色浓度来解决。软熔处理之后，根据需要进行加热处理。借助于此，形成由彩色抗蚀剂构成的薄膜的所期望的图案。
通过这样将喷墨涂布和软熔处理加以组合，可以得到如下所述的较大的优点。
(1)喷墨涂布本质上未必能够充分地处理微小图案，因此如图3(a)所示，彩色抗蚀液6的滴下位置在预定的薄膜形成区域3中有偏向，这时，如图3(b)所示，所形成的彩色抗蚀薄膜7的位置也有偏向，产生颜色淡的部分(淡色部分)9。又如图4(a)所示，还存在滴下位置偏移，一部分滴在岸壁2上的情况，这时如图4(b)所示，彩色抗蚀薄膜7的位置也进一步偏移，产生颜色脱落部分(脱色部分)10，从而存在发生漏光的部分。相反，通过采用软熔处理使彩色抗蚀薄膜7流动，从而能够对如图3(b)或图4(b)所示的薄膜7的偏移进行如图5(a)、(b)所示的校正，防止淡色部分或脱色部分的产生。
(2)已有的喷墨涂布中，彩色抗蚀剂的滴下位置即使有些偏移，也由于增加彩色抗蚀液的喷出量，使彩色抗蚀剂遍及预定的薄膜形成区域3的整个表面，所以彩色抗蚀液可能超出岸壁2而流出，发生混色。相对而言，在采用软熔处理的情况下，喷出时彩色抗蚀液不一定要遍及预定的薄膜形成区域3的整个表面，因此可使彩色抗蚀液的喷出量减少，使其不容易发生上述流出现象。
(3)由于喷墨涂布是滴下液体使液体填充到岸壁2所包围的区域中的涂布，由于液体的表面张力容易使喷出形状为圆形。因此，当岸壁2所包围的区域的形状存在如角部的形状时，如图6(a)所示，彩色抗蚀液6不能达到角部12，该部分容易发生脱色。与其相比，通过采用软熔处理使彩色抗蚀薄膜7流动，从而如图6(b)所示，能够使薄膜7遍及角落12，使脱色部分不容易产生。
(4)使用高粘度抗蚀剂时，由于喷墨涂布时抗蚀剂喷出量可以是少量，因而可以降低抗蚀剂用量，不容易滴在岸壁2上发生混色，但是高粘度抗蚀剂的流动性较差，而且只滴下少量液体，因此彩色抗蚀液难以遍及预定的薄膜形成区域3的外周部。因此，如图7(a)所示，外周部13容易发生脱色。相对而言，通过采用软熔处理，即使在使用高粘度抗蚀剂时，也可以使彩色抗蚀薄膜7流动，可以如图7(b)所示那样使薄膜7遍及预定的薄膜形成区域3的外周部而在整个表面上展开。
另外，步骤2的疏水面4的形成以及步骤3的玻璃基板1的表面的亲水化处理并不是必须进行的。不进行这些工序时，也不需要步骤5的亲水化处理。
在进行步骤7的软熔处理时，在软熔处理之前可通过以下方式进行步骤6的薄膜7的固化：在软熔处理腔室内进行减压干燥、或者利用埋设在载置台上的加热器等进行加热干燥。但是，喷墨涂布装置和软熔处理装置设置在分开的位置上时，从进行喷墨涂布到将玻璃基板搬至软熔处理装置的腔室内的搬送过程中，利用喷墨涂布形成的薄膜图案有可能被损坏。在这种情况下，优选在进行喷墨涂布后，立即利用另行设置的装置进行减压干燥或者加热干燥使其固化。
从尽量不使利用喷墨涂布形成的薄膜图案受到破坏的考虑出发，优选在进行喷墨涂布后迅速进行软熔处理，从这样的观点出发，优选使用喷墨涂布装置和软熔装置一体化的装置。作为这样的装置，可以是能够在邻接的不同腔室内分别进行喷墨涂布和软熔处理的装置，也可以是在同一腔室内进行喷墨涂布和软熔处理的装置。又可以在进行喷墨涂布后到进行软熔处理为止的时间内，进行加热处理等其他适当的处理。
下面对于进行这样的图案形成方法的处理系统及其控制系统的例子进行说明。
图8是表示这样的处理系统的方框图。该处理系统100，如上所述，具备：利用例如光刻技术形成岸壁的岸壁形成装置101；利用例如CF4气体的等离子体进行疏水处理，利用氧气的等离子体进行亲水化处理的等离子体处理装置102；从喷嘴提供彩色抗蚀剂而形成彩色抗蚀薄膜的喷墨涂布装置103；利用减压干燥或加热干燥等将喷墨涂布后的彩色抗蚀薄膜固化的固化装置104；对进行疏水处理成为疏水面的岸壁表面涂布亲水液或者进行UV照射的亲水化装置105；对彩色抗蚀薄膜进行软熔处理的软熔处理装置106等，还具备在这些装置之间搬送基板1的搬送机构107。又具有控制这些处理装置101～106以及搬送机构107的微处理机(计算器)构成的程序控制器108。程序控制器108上连接有由操作员为了管理处理系统100而进行指令的输入操作等的键盘，以及将等离子处理装置的工作状况可视化显示的显示器等构成的用户接口109。
另外，程序控制器108上连接有存储部110，所述存储部110存储了用程序控制器108的控制实现处理系统100实施的各种处理用的控制程序、或者用于根据处理条件使处理系统100的各构成装置实施处理的程序即方法(レシピ)。方法存储在存储部110中的存储媒体中。存储媒体可以是硬盘或半导体存储器，也可以是CDROM、DVD、闪存等可移动的存储媒体。另外，也可以从其他装置，例如通过专用线路进行方法的适当传送。
而且根据必要，根据来自用户接口109的指示等从存储部110调出任意的方法，并由程序控制器108执行，从而在程序控制器108的控制下，由处理系统100进行所期望的处理。
构成处理系统100的各处理装置，可以是全部独立的分立装置，也可以是部分或者全部一体化的装置。作为一体化的例子，可列举例如：喷墨涂布装置103和固化装置104的一体化；喷墨涂布装置103、固化装置104以及软熔处理装置106的一体化；固化装置104和软熔处理装置106的一体化等。
利用如上所述的装置结构，基于存储媒体所存储的方法，可使处理系统实施上述图1所示的工序，进行彩色抗蚀剂的涂布处理以及彩色抗蚀薄膜图案的形成。
此外，本发明并不限于上述实施方式，可以有各种变形。例如，上述实施形态中，本发明可用于用作液晶显示装置等中所用的滤色器的滤色层的彩色抗蚀薄膜图案的形成，也用于使用有机半导体膜的EL元件用的彩色抗蚀薄膜图案的形成。又可用于LED(发光二极管)元件等显示装置中的薄膜形成；还可使用于各种有机膜或者无机膜的薄膜的形成，例如铟锡氧化物(ITO)膜或绝缘膜等薄膜的形成。
另外，软熔处理虽然列举了使用有机溶剂的例子，但并不限于此，只要是可以对所形成的薄膜赋予流动性的处理即可，也可以是利用热的处理等其他处理。
Claims (24)
1.一种涂布方法，其特征在于，往基板上被岸壁包围的区域内通过喷墨方式供给涂布液形成涂布膜，然后使该涂布膜软化、流动，从而将该涂布膜填充到上述岸壁包围的区域内。
2.权利要求1所述的涂布方法，其中，在利用上述喷墨方式供给涂布液之后，使涂布膜固化。
3.权利要求1或2所述的涂布方法，其中，对上述岸壁的表面进行疏液处理，往被上述岸壁包围的区域内利用喷墨供给涂布液之后，在使涂布膜软化、流动之前对上述岸壁的表面进行亲液处理。
4.权利要求1或2所述的涂布方法，其中，上述涂布膜的软化，通过将上述涂布膜暴露在有机溶剂气氛中进行。
5.权利要求1或2所述的涂布方法，其中，上述岸壁所包围的区域，在应该分别形成多种色彩的各涂布膜的位置上形成多个。
6.权利要求5所述的涂布方法，其中，上述涂布液为彩色抗蚀液，上述涂布膜是作为滤色层的彩色抗蚀薄膜、或者作为有机EL层的彩色抗蚀薄膜。
7.权利要求1或2所述的涂布方法，其中，上述涂布膜为有机膜或无机膜。
8.权利要求1或2所述的涂布方法，其中，通过使上述涂布膜软化、流动，而将该涂布膜填充到被上述岸壁包围的区域内的处理，对偏向上述岸壁所包围的区域形成的涂布膜的位置进行校正。
9.权利要求1或2所述的涂布方法，其中，上述岸壁所包围的区域具有角部时，通过使上述涂布膜软化、流动，而将该涂布膜填充到被上述岸壁包围的区域内的处理，使上述涂布膜遍及该角部。
10.权利要求1或2所述的涂布方法，其中，上述涂布液为高粘度涂布液时，通过使上述涂布膜软化、流动，而将该涂布膜填充到被上述岸壁包围的区域内的处理，使涂布膜遍及上述岸壁所包围区域的外周部。
11.一种图案形成方法，其是在基板上由涂布膜形成薄膜图案的图案形成方法，其具有：
在基板上以包围预定的薄膜形成区域的方式形成岸壁的工序；
向上述岸壁所包围的预定的薄膜形成区域内利用喷墨供给涂布液，形成涂布膜构成的薄膜的工序；以及
通过使上述薄膜软化、流动，从而将该薄膜填充到上述岸壁所包围的区域内的工序。
12.权利要求11所述的图案形成方法，其进一步具有在形成上述涂布膜构成的薄膜之后使薄膜固化的工序。
13.权利要求11或12所述的图案形成方法，其中，预先对上述岸壁的表面进行疏液处理，向上述岸壁所包围的预定的薄膜形成区域内利用喷墨供给涂布液之后，在使薄膜软化、流动之前对上述岸壁的表面进行亲液处理。
14.权利要求11或12所述的图案形成方法，其中，上述薄膜的软化，通过将上述薄膜暴露在有机溶剂气氛中进行。
15.权利要求11或12所述的图案形成方法，其中，上述岸壁所包围的预定的薄膜形成区域，在应该形成多种色彩的各薄膜的位置上形成多个。
16.权利要求15所述的图案形成方法，其中，上述涂布液为彩色抗蚀液，上述薄膜为彩色抗蚀薄膜，以此形成滤色层的图案或者有机EL层的图案。
17.权利要求11或12所述的图案形成方法，其中，上述薄膜为有机膜或无机膜。
18.权利要求11或12所述的图案形成方法，其中，通过使上述涂布膜软化、流动，而将该涂布膜填充到被上述岸壁包围的区域内的处理，对偏向上述岸壁所包围的预定的薄膜形成区域形成的薄膜的位置进行校正。
19.权利要求11或12所述的图案形成方法，其中，上述岸壁所包围的预定的薄膜形成区域具有角部时，通过使上述涂布膜软化、流动，而将该涂布膜填充到被上述岸壁包围的区域内的处理，使上述薄膜遍及该角部。
20.权利要求11或12所述的图案形成方法，其中，上述涂布液为高粘度涂布液时，通过使上述涂布膜软化、流动，而将该涂布膜填充到被上述岸壁包围的区域内的处理，使薄膜遍及上述岸壁所包围的预定的薄膜形成区域的外周部。
21.一种存储媒体，其存储了在计算机上工作、控制处理系统的程序，其中，
上述程序使计算机控制所述处理系统，以便在执行时实施下述涂布方法：向基板上被岸壁所包围的区域内通过喷墨方式供给涂布液形成涂布膜，然后通过使该涂布膜软化、流动，从而将该涂布膜填充到上述岸壁所包围的区域内。
22.权利要求21所述的存储媒体，其中，上述涂布方法，在利用上述喷墨方式供给涂布液之后使涂布膜固化。
23.一种存储媒体，其存储了在计算机上工作、控制处理系统的程序，其中，
上述程序在运行时，使计算机控制所述处理系统，进行在基板上利用涂布膜形成薄膜图案的图案形成方法，所述图案形成方法具有下述工序：
在基板上以包围预定的薄膜形成区域的方式形成岸壁的工序；
向上述岸壁所包围的预定的薄膜形成区域内利用喷墨供给涂布液，形成由涂布膜构成的薄膜的工序；
通过使上述薄膜软化、流动，从而将该薄膜填充到上述岸壁所包围的区域内的工序。
24.权利要求23所述的存储媒体，其中，上述图案形成方法进一步具有在形成由上述涂布膜构成的薄膜之后使薄膜固化的工序。
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