CN109414724A - 涂布图案形成方法、涂布图案形成装置和带涂布图案的基材 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够按照预先设定的形状形成涂布图案的涂布方法。具体地说，本发明的涂布图案形成方法对设置于基材上的图案区域涂布涂布液，形成具有图案区域的形状的涂布图案，其具有下述工序：亲液性调节工序，对图案区域的亲液性进行调节；以及涂布图案形成工序，对调节了亲液性的图案区域涂布涂布液，形成涂布图案，在亲液性调节工序中，对图案区域的亲液性进行调节，以使得图案区域在至少一个方向上被划分成2个以上的小图案区域，且相邻的小图案区域彼此具有不同的亲液性，在划分图案区域的方向即划分方向上，图案区域的端部以外的上述小图案区域具有最低亲液性，小图案区域的亲液性从该具有最低亲液性的小图案区域朝向图案区域的端部增高。

Description

涂布图案形成方法、涂布图案形成装置和带涂布图案的基材
技术领域
本发明涉及通过喷墨法在基材上涂布涂布液并形成任意形状的涂布膜的涂布图案形成方法、涂布图案形成装置和带涂布图案的基材。
背景技术
在基材W上形成任意形状的涂布图案时，以往采用光刻，近年来多采用基于喷墨法的涂布来代替光刻。光刻需要涂布、曝光、蚀刻等多个工序且蚀刻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在几乎不浪费涂布材料的情况下进行涂布图案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狭窄的情况下，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
发明所要解决的课题
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形状的涂布图案。具体地说，如图7(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7(b)所示的涂布图案92，此时如图7(b)中箭头所示，表面张力作用于涂布图案92，因此涂布图案92被拉向涂布图案92的中央部，如图7(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，其目的在于提供能够按照预先设定的形状形成涂布图案的涂布图案形成方法、涂布图案形成装置和带涂布图案的基材。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的涂布图案形成方法对设置于基材上的图案区域涂布涂布液，形成具有上述图案区域的形状的涂布图案，其特征在于，该方法具有下述工序：亲液性调节工序，对上述图案区域的亲液性进行调节；以及涂布图案形成工序，对调节了亲液性的上述图案区域涂布涂布液，形成涂布图案，在上述亲液性调节工序中，对上述图案区域的亲液性进行调节，以使得上述图案区域在至少一个方向上被划分成2个以上的小图案区域，且相邻的上述小图案区域彼此具有不同的亲液性，在划分上述图案区域的方向即划分方向上，上述图案区域的端部以外的上述小图案区域具有最低亲液性，上述小图案区域的亲液性从该具有最低亲液性的上述小图案区域朝向上述图案区域的端部增高。
根据上述涂布图案形成方法，通过亲液性调节工序，在划分方向上，图案区域的端部以外的小图案区域具有最低亲液性，小图案区域的亲液性从该具有最低亲液性的小图案区域朝向图案区域的端部增高，由此在形成涂布图案的涂布液中产生从涂布图案内侧向外侧的流动，涂布液能够浸润扩展至图案区域的端部。
另外，可以是，在上述亲液性调节工序中，对上述图案区域的亲液性进行调节，以使得在至少上述图案区域的角部设置上述小图案区域，且在构成上述图案区域的2个以上的上述小图案区域中角部的上述小图案区域的亲液性最高。
这样，即使在涂布液不容易发生浸润扩展的图案区域的角部也能够使涂布液浸润扩展。
另外，可以是，在上述亲液性调节工序中，对上述图案区域的亲液性进行调节，以使得构成上述图案区域的端部的上述小图案区域的亲液性比与上述图案区域相接的上述图案区域的外侧部分的亲液性高。
这样，能够防止涂布液浸润扩展到图案区域外。
另外，为了解决上述课题，本发明的涂布图案形成装置对设置于基材上的图案区域涂布涂布液，形成具有上述图案区域的形状的涂布图案，其特征在于，该装置具有：亲液性调节部，其对上述图案区域的亲液性进行调节；以及涂布部，其对上述图案区域涂布涂布液，形成涂布图案；通过上述亲液性调节部对上述图案区域的亲液性进行调节，以使得上述图案区域在至少一个方向上被划分成2个以上的小图案区域，且相邻的上述小图案区域彼此具有不同的亲液性，在划分上述图案区域的方向即划分方向上，上述图案区域的端部以外的上述小图案区域具有最低亲液性，上述小图案区域的亲液性从该具有最低亲液性的上述小图案区域朝向上述图案区域的端部增高。
根据上述涂布图案形成装置，通过亲液性调节部，在划分方向上，图案区域的端部以外的小图案区域具有最低亲液性，小图案区域的亲液性从该具有最低亲液性的小图案区域朝向图案区域的端部增高，由此在形成涂布图案的涂布液中产生从涂布图案内侧向外侧的流动，涂布液能够浸润扩展至图案区域的端部。
另外，为了解决上述课题，本发明的带涂布图案的基材在基材表面的至少一部分形成有涂布图案，其特征在于，基材的与上述涂布图案相接的区域即图案区域在至少一个方向上被划分成2个以上的小图案区域，相邻的上述小图案区域彼此具有不同的亲液性，在划分上述图案区域的方向即划分方向上，上述图案区域的端部以外的上述小图案区域具有最低亲液性，上述小图案区域的亲液性从该具有最低亲液性的上述小图案区域朝向上述图案区域的端部增高。
根据上述带涂布图案的基材，在划分方向上，图案区域的端部以外的小图案区域具有最低亲液性，小图案区域的亲液性从该具有最低亲液性的小图案区域朝向图案区域的端部增高，由此在形成涂布图案的涂布液中产生从涂布图案内侧向外侧的流动，涂布液能够浸润扩展至图案区域的端部。
发明效果
根据本发明的涂布图案形成方法、涂布图案形成装置和带涂布图案的基材，能够按照预先设定的形状形成涂布图案。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式中的涂布图案形成装置的示意图。
图2是表示本实施方式中的涂布图案形成前的基材的图。
图3是示出本实施方式中的小图案区域的划分过程的图。
图4是本实施方式中的刚形成涂布图案后的基材的截面图。
图5是带涂布图案的基材，该涂布图案是使用本实施方式中的涂布图案形成方法形成于基材的。
图6是表示其他实施方式中的基材的图。
图7是示出利用现有的涂布方法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图案形成装置的示意图。
涂布图案形成装置1具备涂布部2、涂布载台3、亲液性调节部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，由此进行对基材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，亲液性调节部4对于基材W上的要形成涂布图案51的区域即图案区域52的亲液性进行调节，预先控制涂布图案形成后的涂布液的浸润扩展行为。
需要说明的是，在以下的说明中，将向基材W喷出液滴时涂布部2的移动(扫描)方向设为X轴方向、将在水平面上与X轴方向正交的方向设为Y轴方向、将与X轴和Y轴方向这两个方向正交的方向设为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2个以上的喷出单元13。
在喷出单元13设置有2个以上的喷嘴11，将喷出单元13组装至涂布头10，由此成为喷嘴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经由配管供给的涂布液进行临时储藏，并以高精度将该涂布液供给至涂布头10。从副容器15供给至涂布头10的涂布液在涂布头10内分支而供给至各喷出单元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、移位方向移动装置22以及旋转装置23，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沿X轴方向(扫描方向)移动。
驱动扫描方向移动装置21，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沿Y轴方向(移位方向)移动。
由此，在喷出单元13彼此设有间隔地设置在涂布头10内的情况下，使涂布头10一边沿X轴方向扫描一边进行一次涂布，之后使涂布头10沿Y轴方向偏移，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沿Y轴方向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。
通过利用该旋转装置23调节涂布头10的角度而调节与涂布头10的扫描方向正交的方向(Y轴方向)上的喷嘴11的间隔，使其成为适于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载置并固定在该涂布载台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，通过使未图示的真空泵等工作而在与基材W抵接的面上产生吸引力，从而对基材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沿X轴方向和Y轴方向移动，并且能够以Z轴方向为旋转轴进行旋转，在未图示的对准装置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，基于该确认结果对基材W的载置的偏差进行修正，此时涂布载台3移动并旋转。需要说明的是，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。
另外，涂布载台3上的基材能够移动至亲液性调节部4的正下方，基材W在亲液性调节部4的正下方通过亲液性调节部4调节亲液性后，移动至涂布部2的正下方，通过涂布部2形成涂布图案。
在本实施方式中，亲液性调节部4为曝光装置24，朝向基材W照射紫外线。
这里，本发明中的基材W例如为玻璃基板、硅晶片、树脂膜等，通过紫外线照射使表面改质、亲液性发生变化。另外，由于基材W表面的亲液性程度根据紫外线的照射时间而变化，因而在本实施方式中，利用控制部5控制从亲液性调节部4向基材W的各位置的紫外线照射时间，调节基材W的各位置的亲液性的程度。
另外，即使照射时间相同，通过紫外线的波长或强度也能够对亲液性的程度进行调节。因此，亲液性调节部4也可以为下述形式：通过控制部5控制向基材W的各位置照射紫外线时的紫外线的波长或强度，来调节基材W的各位置的亲液性的程度。另外还可以为下述形式：设置多个所照射的紫外线的波长或强度不同的亲液性调节部4，通过控制部5的控制分开使用这些亲液性调节部4，从而对基材W的各位置的亲液性的程度进行调节。
另外，亲液性调节部4被组装至扫描方向移动装置25和移位方向移动装置26，通过驱动这些移动装置，能够使亲液性调节部4沿X轴方向和Y轴方向移动。
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控制驱动而使亲液性调节部4和移位方向移动装置26沿X轴方向移动。
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控制驱动而使亲液性调节部4沿Y轴方向移动。
这里，通过利用控制部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，而使亲液性调节部4相对于载置于涂布载台3的基材W沿X轴方向和Y轴方向相对移动，改变基材W的任意位置的亲液性。
控制部5具有计算机、定序器等，对向涂布头10的送液、液滴从喷嘴11的喷出以及喷出量的调节、亲液性调节部4的动作等进行控制。
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，涂布和图案区域的亲液性的调节所需的其他数据也被保存在该存储装置中。
接着对使用上述的涂布图案形成装置1进行的本发明的涂布图案形成方法进行说明。
图2是表示本实施方式的基材的图。
在本发明中，如上所述，在涂布部2向基材W喷出液滴之前，亲液性调节部4对基材W上的要形成涂布图案51的区域即图案区域52的亲液性进行调节，预先控制涂布图案形成后的涂布液的浸润扩展的行为。
即，基材W首先以与图案区域52的外侧部分即外周部53的亲液性同等的亲液性形成整个面，与之相对，通过将紫外线照射至与图案区域52相当的位置，使被照射的部分的亲液性高于外周部53。
这样，通过使基材W中的图案区域52的亲液性高于外周部53，在从涂布图案形成装置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浸润扩展得超过图案区域52与外周部53的边界，能够容易地得到图案区域52的形状的涂布图案51。
需要说明的是，在本说明中，将在涂布液的涂布前对图案区域52的亲液性进行调节的工序称为亲液性调节工序，将在亲液性调节工序后向涂布图案52涂布涂布液、形成具有图案区域52的形状的涂布图案51的工序称为图案形成工序。
这里，本发明的涂布图案形成方法中的基材W的图案区域52在至少一个方向上被划分成2个以上的小图案区域。在图2的示例中，图案区域52被划分成用阴影线表示的1个小图案区域54、4个小图案区域55、4个小图案区域56，例如在图2中，在由单点划线连结的部分，按照使小图案区域依小图案区域55、小图案区域54、小图案区域55的顺序沿X轴方向并列的方式划分图案区域52。
小图案区域54、小图案区域55、小图案区域56的亲液性各不相同，阴影线越密，表示亲液性越高。即，在这3种小图案区域中，小图案区域54亲液性最低、小图案区域56亲液性最高。并且，这3种小图案区域成为如下的配置：具有最低亲液性的小图案区域54被配置在图案区域52的端部以外，小图案区域的亲液性从该小图案区域54朝向图案区域52的端部增高。
需要说明的是，本说明中的“划分”表示以彼此相邻的亲液性不同的小图案区域的形式并列，并非需要将各小图案区域进行物理分割。
图3中示出了本实施方式中的小图案区域的划分过程。
首先通过亲液性调节部4对整个图案区域52进行照射，形成小图案区域54。
接着对相当于图案区域52的端部的部分进一步进行照射。通过进一步进行照射，照射时间增加，形成亲液性比小图案区域54高的小图案区域55。
最后对相当于图案区域52的角部的部分进一步进行照射。通过进一步进行照射，照射时间增加，形成亲液性比小图案区域55高的小图案区域56。通过这些作业，完成了亲液性从小图案区域54朝向图案区域52的端部增高的图案区域52的形成。
接着，在图4中示出了对于被划分成2个以上的小图案区域的图案区域52涂布涂布液时的涂布图案51的行为。
在本实施方式中，在基材W上形成涂布图案51时，在整个图案区域52涂布涂布液。此时，特别是在涂布图案51的角部，如图4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将涂布图案51拉向中央的作用。
与之相对，如上所述，在本发明中，按照亲液性朝向图案区域52的端部增高的方式划分成2个以上的小图案区域。由此，由于形成涂布图案51的涂布液要从亲液性低的一方流向高的一方，因而如图4的下侧的箭头所示，会产生将涂布图案51向与由于表面张力而拉向中央侧的方向相反的方向推回的作用。因此，涂布液按照可抑制因表面张力所致的涂布图案51的变形的方式发生浸润扩展，能够得到如图5所示那样形成有涂布图案51的带涂布图案的基材，该涂布图案51的形状按照图案区域52的形状。
此处，在图2的实施方式中，亲液性最高的小图案区域56被设置在图案区域52的至少角部。由此，即使是在最有可能发生因表面张力所致的涂布图案51的变形的角部，涂布液也会发生浸润扩展，能够抑制涂布图案51的变形，能够得到形成有精度更高的形状的涂布图案51的带涂布图案的基材。
另外，构成图案区域52的端部的小图案区域55、小图案区域56的亲液性均高于外周部53。由此，能够防止以涂布液溢到图案区域外的方式进行浸润扩展。
通过以上的涂布图案形成方法、涂布图案形成装置和带涂布图案的基材，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，也可以为在本发明的范围内的其他形式。例如，在图2的实施方式中，一个方向(划分方向)上的小图案区域的划分数目例如在图2中由单点划线表示的部分为3个，但也可以如图6(a)所示为多于3个的划分数目。另外，如图6(a)所示，亲液性最低的小图案区域未必需要是图案区域52的中央。
另外，在图2的实施方式中，在X轴方向、Y轴方向等2个以上的方向上划分出小图案区域，但也可以如图6(b)所示仅在一个方向上划分出小图案区域。
另外，在上述的实施方式中，对于矩形的图案区域52进行了涂布图案的形成，但并不仅限于此，对于布线电路等复杂形状的涂布图案的形成也可以应用本发明，另外，对于曲线状的涂布图案的形成也可以应用本发明。
另外，在上述的说明中，亲液性调节部4为曝光装置，但也可以为除此以外的形式，例如可以照射激光光线对基材W表面的亲液性进行调节，也可以利用热对基材W表面的亲液性进行调节。
标号说明
1涂布图案形成装置
2涂布部
3涂布载台
4亲液性调节部
5控制部
10涂布头
11喷嘴
12涂布头移动装置
13喷出单元
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曝光装置
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小图案区域
55小图案区域
56小图案区域
91图案区域
92涂布图案
93非填充部
W基材

Claims (5)

1.一种涂布图案形成方法，其对设置于基材上的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，
该方法具有下述工序：
亲液性调节工序，对所述图案区域的亲液性进行调节；以及
涂布图案形成工序，对调节了亲液性的所述图案区域涂布涂布液，形成涂布图案，
在所述亲液性调节工序中，对所述图案区域的亲液性进行调节，以使得所述图案区域在至少一个方向上被划分成2个以上的小图案区域，且相邻的所述小图案区域彼此具有不同的亲液性，
在划分所述图案区域的方向即划分方向上，所述图案区域的端部以外的所述小图案区域具有最低亲液性，所述小图案区域的亲液性从该具有最低亲液性的所述小图案区域朝向所述图案区域的端部增高。
2.如权利要求1所述的涂布图案形成方法，其特征在于，在所述亲液性调节工序中，对所述图案区域的亲液性进行调节，以使得在至少所述图案区域的角部设置所述小图案区域，且在构成所述图案区域的2个以上的所述小图案区域中角部的所述小图案区域的亲液性最高。
3.如权利要求1或2中任一项所述的涂布图案形成方法，其特征在于，在所述亲液性调节工序中，对所述图案区域的亲液性进行调节，以使得构成所述图案区域的端部的所述小图案区域的亲液性比与所述图案区域相接的所述图案区域的外侧部分的亲液性高。
4.一种涂布图案形成装置，其对设置于基材上的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，
该装置具有：
亲液性调节部，其对所述图案区域的亲液性进行调节；以及
涂布部，其对所述图案区域涂布涂布液，形成涂布图案，
通过所述亲液性调节部对所述图案区域的亲液性进行调节，以使得所述图案区域在至少一个方向上被划分成2个以上的小图案区域，且相邻的所述小图案区域彼此具有不同的亲液性，
在划分所述图案区域的方向即划分方向上，所述图案区域的端部以外的所述小图案区域具有最低亲液性，所述小图案区域的亲液性从该具有最低亲液性的所述小图案区域朝向所述图案区域的端部增高。
5.一种带涂布图案的基材，其在基材表面的至少一部分形成有涂布图案，其特征在于，
基材的与所述涂布图案相接的区域即图案区域在至少一个方向上被划分成2个以上的小图案区域，相邻的所述小图案区域彼此具有不同的亲液性，
在划分所述图案区域的方向即划分方向上，所述图案区域的端部以外的所述小图案区域具有最低亲液性，所述小图案区域的亲液性从该具有最低亲液性的所述小图案区域朝向所述图案区域的端部增高。
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