CN108025328B

CN108025328B - 涂布方法

Info

Publication number: CN108025328B
Application number: CN201680052094.4A
Authority: CN
Inventors: 岛谷谦一; 友枝哲
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2021-03-12
Anticipated expiration: 2036-09-08
Also published as: US20180339308A1; KR20180051546A; JP6545051B2; CN108025328A; JP2017051910A; WO2017043554A1

Abstract

提供涂布方法，能够按照预先设定的形状形成涂布图案。具体而言，该涂布方法对形成在基材上的整个图案区域涂布涂布液，形成具有图案区域(52)的形状的涂布图案，图案区域(52)的周围的亲液性比图案区域(52)低，在图案区域(52)内设置有疏液部(54)，该疏液部(54)的亲液性比图案区域(52)内的其他部分低。

Description

涂布方法

技术领域

本发明涉及涂布方法，利用喷墨法将涂布液涂布到基材上并形成任意的形状的涂布膜。

背景技术

当在基材W上形成任意的形状的涂布图案时，以往采用光刻，取而代之近年来大多情况下采用基于喷墨法的涂布。在光刻中，需要涂布、曝光、蚀刻等多个工序且在蚀刻的工序中消耗大量的涂布材料，与此相对，利用该喷墨法，能够以较少的工序且几乎不浪费涂布材料地进行涂布图案51的形成。

但是，在利用喷墨法形成涂布图案时，液滴着落在基材W上之后会产生浸润扩展，因此难以按照预先设定的形状形成涂布图案。特别是在涂布图案彼此的间隔较窄的情况下，有时涂布图案彼此连接，有可能无法发挥对该涂布图案所期待的性能。因此，如下述专利文献1所示，有时采用下述方法：预先按照涂布图案的形状提高基材W的亲液性，再对该部分喷出液滴。这样，液滴在亲液性高的部分内浸润扩展，因此能够容易地形成预先设定的形状的涂布图案。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-109390号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，即使在通过上述方法形成了涂布图案的情况下，也有可能无法精度良好地得到任意的形状的涂布图案。具体而言，如图6的(a)那样在基材W上按照涂布图案的形状预先形成亲液性比周围高的图案区域91，在该图案区域91上涂布液滴而形成图6的(b)所示的涂布图案92，此时如图6的(b)中箭头所示，对涂布图案92作用有表面张力，因此涂布图案92被拉向涂布图案92的中央部，如图6的(c)所示，例如有可能在涂布图案92的角部产生非填充部93。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供涂布方法，能够按照预先设定的形状形成涂布图案。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的涂布方法对形成在基材上的整个图案区域涂布涂布液，形成具有所述图案区域的形状的涂布图案，其特征在于，所述图案区域的周围的亲液性比所述图案区域的亲液性低，在所述图案区域内设置有疏液部，该疏液部的亲液性比所述图案区域内的其他部分的亲液性低。

根据上述涂布方法，设置有疏液部，由此，虽然涂布图案被表面张力拉向中央，但在疏液部产生推回涂布图案的作用，因此能够抑制表面张力所导致的涂布图案的变形。

另外，所述疏液部可以设置在所述图案区域内的至少角部附近。

这样，能够在最有可能产生表面张力所导致的涂布图案的变形的角部抑制涂布图案的变形，能够得到更高精度的形状的涂布图案。

另外，所述疏液部的尺寸可以小于涂布液的飞行直径。

这样，能够防止未在疏液部上填充涂布液而在涂布图案上开孔。

另外，最接近所述角部的所述疏液部与所述角部之间的距离可以为涂布液的所述飞行直径的1/20倍至3倍之间。

这样，能够精度更良好地形成涂布图案角部的形状。

发明效果

根据本发明的涂布方法，能够按照预先设定的形状形成涂布图案。

附图说明

图1是示出用于进行本发明的一个实施方式中的涂布方法的涂布装置的概略图。

图2是表示本实施方式的基材的图。

图3是本实施方式中的刚被涂布的涂布图案的剖视图。

图4是使用本实施方式的涂布方法而形成在基材上的涂布图案。

图5是表示其他实施方式的基材的图。

图6是示出利用以往的涂布方法所形成的涂布图案的图。

具体实施方式

使用附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是实施本发明的涂布装置的概略图。

涂布装置1具有涂布部2、涂布载台3、对准部4以及控制部5，涂布部2一边在涂布载台3上的基材W的上方移动一边从涂布部2内的喷嘴喷出涂布液的液滴，从而进行对基材W的涂布动作。并且，着落在基材W上的液滴彼此连结，在基材W上形成涂布图案51。另外，在涂布部2向基材W喷出液滴之前，对准部4对基材W的对准标记进行拍摄，控制部5根据该结果调节涂布载台3的位置和角度，对基材W的位置偏差进行校正。

另外，在以下的说明中，将向基材W喷出液滴时涂布部2所移动(扫描)的方向设为X轴方向、将在水平面上与X轴方向垂直的方向设为Y轴方向、将与X轴方向和Y轴方向这双方垂直的方向设为Z轴方向来进行说明。

涂布部2具有涂布头10和涂布头移动装置12。涂布头10能够通过涂布头移动装置12而移动至涂布载台3上的基材W的任意的位置，在移动至喷出位置之后，涂布头10利用喷墨法从喷嘴11对各喷出对象进行液滴的喷出。

涂布头10具有以Y轴方向为长度方向的大致长方体的形状，组装有多个喷出组件13。

在喷出组件13上设置有多个喷嘴11，将喷出组件13组装至涂布头10，从而成为喷嘴11排列在涂布头10的下表面的形态。

另外，涂布头10通过配管而与副容器15连通。副容器15设置在涂布头10的附近，副容器15具有下述作用：对从与副容器15分开设置的主容器16经由配管而提供的涂布液进行临时储藏，并以高精度将该涂布液提供至涂布头10。从副容器15提供至涂布头10的涂布液在涂布头10内分支而提供至各喷出组件13的所有喷嘴11。

各喷嘴11分别具有驱动间隔壁14，由控制部5进行对各个喷嘴11的喷出的开、关的控制，从而任意的喷嘴11的驱动间隔壁14进行伸缩动作而喷出液滴。另外，在本实施方式中，使用压电致动器作为驱动间隔壁14。

另外，为了从各喷嘴11稳定地喷出液滴，在涂布待机时需要使涂布液在各喷嘴11内维持规定的形状的界面(弯液面)而停留，因此在副容器15内通过真空源17赋予规定的大小的负压。另外，该负压通过设置于副容器15与真空源17之间的真空调压阀18进行调压。

涂布头移动装置12具有扫描方向移动装置21、移位(shift)方向移动装置22以及旋转装置23，从而使涂布头10在X轴方向和Y轴方向上移动并且使其以Z轴方向作为旋转轴进行旋转。

扫描方向移动装置21是由线性载台等构成的直动机构，被控制部5控制驱动而使涂布头10在X轴方向(扫描方向)上移动。

由扫描方向移动装置21进行驱动，在基材W的上方，涂布头10一边进行扫描一边从喷嘴11喷出液滴，从而对在X轴方向上并列的涂布区域连续地进行涂布液的涂布。

移位方向移动装置22是由线性载台等构成的直动机构，被控制部5控制驱动而使涂布头10在Y轴方向(移位方向)上移动。

由此，在喷出组件13彼此设有间隔地设置在涂布头10内的情况下，在使涂布头10一边在X轴方向上扫描一边进行了一次涂布之后，使涂布头10在Y轴方向上偏移，并按照补足该间隔的方式进行涂布，从而能够对基材W的整个面进行涂布。

另外，即使在基材W的Y轴方向的宽度比涂布头10的长度长的情况下，通过在每完成一次涂布动作时使涂布头10在Y轴方向上偏移并分多次进行涂布，能够对基材W的整个面进行涂布。

旋转装置23是以Z轴方向作为旋转轴的旋转载台，被控制部5控制驱动而使涂布头10旋转。

通过该旋转装置23调节涂布头10的角度，从而调节与涂布头10的扫描方向垂直的方向(Y轴方向)上的喷嘴11的间隔，使其成为适合涂布区域的尺寸和液滴的大小的间隔。

涂布载台3具有对基材W进行固定的机构，对基材W的涂布动作是在将基材W载置、固定在该涂布载台3上的状态下进行的。在本实施方式中，涂布载台3具有吸附机构，使未图示的真空泵等进行动作，从而在与基材W抵接的面上产生吸引力而对基材W进行吸附固定。

另外，涂布载台3能够通过未图示的驱动装置在X轴方向和Y轴方向上移动，并且能够以Z轴方向作为旋转轴进行旋转，在对准部4确认了载置于涂布载台3上的基材W所具有的对准标记之后，根据该确认结果，对基材W的载置的偏差进行修正，此时涂布载台3移动并旋转。另外，涂布载台3的移动和旋转的目的在于对基材W的载置状态进行微调整，因此涂布载台3能够移动的距离和能够旋转的角度可以是微小的。

对准部4具有图像识别相机24、扫描方向移动装置25以及移位方向移动装置26。图像识别相机24组装至扫描方向移动装置25和移位方向移动装置26，通过对这些移动装置进行驱动，图像识别相机24能够在X轴方向和Y轴方向上移动。

在本实施方式中，图像识别相机24是单色的CCD相机，能够从外部对获取图像的时机进行控制。由控制部5给与指示，从而该图像识别相机24获取图像数据，所获取的图像数据经由电缆而传送至控制部5。

扫描方向移动装置25是由线性载台等构成的直动机构，其被控制部5控制驱动从而图像识别相机24和移位方向移动装置26在X轴方向上移动。

移位方向移动装置26是由线性载台等构成的直动机构，其被控制部5控制驱动从而图像识别相机24在Y轴方向上移动。

这里，通过控制部5对扫描方向移动装置25和移位方向移动装置26的驱动进行控制，从而图像识别相机24相对于载置于涂布载台3的基材W在X轴方向和Y轴方向上相对地移动，在多个位置对基材W的对准标记进行拍摄。

然后，控制部5根据所拍摄的各对准标记的位置信息计算基材W的载置偏差，控制部5使涂布载台3进行动作以便对该载置偏差进行校正。

控制部5具有计算机、定序器等，该控制部5对下述动作进行控制：向涂布头10的送液、液滴从喷嘴11的喷出以及喷出量的调节、基于图像识别相机24的图像获取以及各移动机构的驱动等。

另外，控制部5具有存储各种信息的存储装置，该存储装置由硬盘、RAM或ROM等存储器构成，在涂布液滴的工序中用于在后述的图案区域内形成涂布膜的液滴的喷出位置的坐标数据被保存在该存储装置中。另外，涂布所需的其他数据也保存在该存储装置中。

接着，对使用上述涂布装置1而进行的本发明的涂布方法进行说明。

图2是表示本实施方式的基材的图。

在基材W上在进行涂布液的涂布之前预先设置有图案区域52。图案区域52是与涂布图案51的形状一致地设置的区域，与其周围的外周部53相比，图案区域52的亲液性高(换言之，外周部53的亲液性比图案区域52低)。

作为这样在基材W上设置图案区域52和外周部53的方法，有对基材W照射激光光线而使表面改质的方法。即，基材W开始仅由外周部53形成，通过对该基材W的表面的任意的位置照射激光光线，从而所照射的部分形成亲液性比外周部53高的图案区域52。

这样，在基材W上设置有亲液性不同的图案区域52和外周部53，从而在从涂布装置1的涂布头10涂布到基材W的图案区域52的涂布液在基材W上发生浸润扩展的情况下，涂布液停留在图案区域52内，因此能够防止涂布液超过图案区域52与外周部53的边界而浸润扩展，能够容易地得到图案区域52的形状的涂布图案51。

这里，在本实施方式中，在基材W中应用玻璃基板、硅晶片、树脂膜等。

另外，在上述说明中，进行了激光照射的部分亲液性变高，但可以与其相反地使进行了激光照射的部分亲液性变低。即，也可以对亲液性高的基材W照射激光而形成外周部53，将由该外周部53包围的部分作为图案区域52。这些运用的切换可以通过在进行激光照射时一起使用的气体来进行，具体而言，通过在包含氧或氮的气体(空气也属于该气体)的气氛环境下对基材W进行激光照射，能够提高亲液性，通过在氟系气体的气氛环境下对基材W进行激光照射，能够降低亲液性。

另外，在本发明的涂布方法的基材W的图案区域52内设置有疏液部54，该疏液部54的亲液性比图案区域52的其他部分低。在图2的实施例中，疏液部54在图案区域52内以等间隔的方式设置有多个。

在本实施方式中，疏液部54是通过不进行提高亲液性的激光照射而形成的。即，对基材W的激光照射在从图案区域52的区域中除去疏液部54的区域以外的区域中进行。因此，在图案区域52内形成具有与外周部53相同的亲液性的疏液部54。

另外，外周部53与疏液部54的亲液性未必需要相同。这里，当考虑需要阻止涂布液在外周部53浸润扩展、需要将涂布液载置于疏液部54上时，优选疏液部54的亲液性比外周部53高。

接着，图3中示出将涂布液涂布到图案区域52时的涂布图案51的行为。

在本实施方式中，当在基材W上形成涂布图案51时，将涂布液涂布到整个图案区域52。此时，特别是在涂布图案51的角部，如图3的上侧的箭头所示那样由于涂布图案51自身的表面张力而产生涂布图案51被拉向中央的作用。

与此相对，在存在疏液部54的部分，如图3的下侧的箭头所示那样由于其疏液性而产生在与因表面张力而拉向中央侧的方向相反的方向上推回涂布图案51的作用。因此，能够抑制表面张力所导致的涂布图案51的变形，能够得到如图4所示那样按照图案区域52的形状的形状的涂布图案51。

这里，优选该疏液部54设置在图案区域52内的至少角部附近。这样，能够在最有可能产生表面张力所导致的涂布图案51的变形的角部抑制涂布图案51的变形，能够得到精度更高的形状的涂布图案51。

另外，当最接近图案区域52的角部的疏液部54距离图案区域52的角部过远时，与之相应地，产生推回涂布图案51的作用的位置距离图案区域52的角部变远，因此抑制涂布图案51的变形的效果会变弱。另一方面，当最接近图案区域52的角部的疏液部54距离图案区域52的角部过近时，液滴不易进入图案区域52的角部与疏液部54之间，因此有可能成为角部缺损的形状的涂布图案51。因此，最接近图案区域52的角部的疏液部54与图案区域52的角部的距离优选为涂布液的飞行直径的1/20倍至3倍之间。这里，本说明中的涂布液的飞行直径是指假设从涂布头10的喷嘴11喷出的涂布液的形状为正球的情况下的球的直径。具体而言，1pl的涂布液从喷嘴11喷出的情况下的飞行直径约为12um，42pl的涂布液从喷嘴11喷出的情况下的飞行直径约为43um。另外，在最接近图案区域52的角部的疏液部54与图案区域52的角部之间的距离小于涂布液的飞行直径的情况下，虽然涂布液难以直接着落在该疏液部54与角部之间，但着落在该疏液部54的周围的涂布液会绕入，从而涂布液填充至角部附近。

另外，优选疏液部54的尺寸小于涂布液的飞行直径。

这样，能够防止未在疏液部54上填充涂布液而使涂布图案51成为开孔的形状。

利用以上的涂布方法，能够按照预先设定的形状形成涂布图案。

这里，本发明的涂布方法不限于以上说明的形式，在本发明的范围内可以为其他形式。例如，在图2的实施方式中，疏液部54等间隔地设置在图案区域52内，但其只要至少设置在角部即可，可以是图5的(a)至图5的(c)所示那样的配置。

另外，在上述说明中，照射激光光线来调节基材W的表面的亲液性，形成图案区域52、外周部53和疏液部54，但也可以利用灯光或热来调节基材W的表面的亲液性。例如在使用灯光的情况下，利用通过照射光而使亲液性改变的材料(例如通过照射光而在表面析出氟使亲液性降低的材料)形成基材W的表面，使用DMD(Digital Mirror Device，数字镜型器件)对投射至基材W的表面的光进行控制，由此能够形成任意的形状的图案区域52。

标号说明

1：涂布装置；2：涂布部；3：涂布载台；4：对准部；5：控制部；10：涂布头；11：喷嘴；12：涂布头移动装置；13：喷出组件；14：驱动间隔壁；15：副容器；16：主容器；17：真空源；18：真空调压阀；21：扫描方向移动装置；22：移位方向移动装置；23：旋转装置；24：图像识别相机；25：扫描方向移动装置；26：移位方向移动装置；51：涂布图案；52：图案区域；53：外周部；54：疏液部；91：图案区域；92：涂布图案；93：非填充部；W：基材。

Claims

1.一种涂布方法，对形成在基材上的整个图案区域涂布涂布液，形成具有所述图案区域的形状的涂布图案，其特征在于，

所述图案区域的周围的亲液性比所述图案区域的亲液性低，

在所述图案区域内设置有疏液部，该疏液部的亲液性比所述图案区域内的其他部分的亲液性低。

2.根据权利要求1所述的涂布方法，其特征在于，

所述疏液部设置在所述图案区域内的至少角部附近。

3.根据权利要求1或2所述的涂布方法，其特征在于，

所述疏液部的尺寸小于涂布液的飞行直径。

4.根据权利要求2所述的涂布方法，其特征在于，

最接近所述角部的所述疏液部与所述角部之间的距离为涂布液的飞行直径的1/20倍至3倍之间。