CN110095935A - 膜形成方法、膜形成装置及形成有膜的复合基板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够减少膜表面的凹凸的膜形成方法。沿着基板表面的应形成膜的预定区域的边缘涂布油墨并使其固化而形成框部分。向预定区域的内部涂布油墨并使其固化，从而形成设置有未涂布有油墨的间隙的粗涂布部分。在形成了框部分及粗涂布部分之后，向粗涂布部分的间隙涂布油墨，并经过比形成框部分时的从油墨的涂布至固化为止的时间以及形成粗涂布部分时的从油墨的涂布至固化为止的时间均长的时间之后，使涂布于间隙中的油墨固化，从而形成覆盖预定区域的整个区域的膜。

Description

膜形成方法、膜形成装置及形成有膜的复合基板
本申请主张基于2018年1月30日申请的日本专利申请第2018-013310号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
技术领域
本发明涉及一种膜形成方法、膜形成装置及形成有膜的复合基板。
背景技术
已知有一种通过喷墨印刷法来形成蚀刻用的抗蚀剂膜的技术(下述专利文献1)。与利用旋涂法来形成抗蚀剂膜的方法相比，不需要光刻蚀工序，因此能够减少工序数量。
专利文献1：日本特开2010-56266号公报
为了使抗蚀剂膜针对蚀刻环境具有耐受性，其需要具有一定程度的厚度。若利用喷墨印刷法来形成抗蚀剂膜，则一般在抗蚀剂膜的表面上显现出反映油墨的液滴的原来形状的凹凸，抗蚀剂膜的厚度存在偏差。若使相对较薄的部分的抗蚀剂膜具有充分的蚀刻耐受性，则会导致相对较厚的部分的抗蚀剂膜变得过厚。因此，会白白消耗油墨。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够减少膜表面的凹凸的膜形成方法及膜形成装置。本发明的另一目的在于，提供一种形成有减少了膜表面的凹凸的膜的复合基板。
根据本发明的一种观点，提供一种膜形成方法，其中，
沿着基板表面的应形成膜的预定区域的边缘涂布油墨并使其固化而形成框部分，
向所述预定区域的内部涂布油墨并使其固化，从而形成设置有未涂布有油墨的间隙的粗涂布部分，
在形成了所述框部分及所述粗涂布部分之后，向所述粗涂布部分的间隙涂布油墨，并经过比形成所述框部分时的从油墨的涂布至固化为止的时间以及形成所述粗涂布部分时的从油墨的涂布至固化为止的时间均长的时间之后，使涂布于所述粗涂布部分的间隙中的油墨固化，从而形成覆盖所述预定区域的整个区域的膜。
根据本发明的另一观点，提供一种膜形成装置，其具有：
工作台，保持基板；
喷墨头，与保持于所述工作台的基板对置，并向基板吐出经液滴化的油墨；
移动机构，使保持于所述工作台的基板和所述喷嘴头中的一个相对于另一个移动；
固化装置，使涂布于保持在所述工作台的基板上的油墨固化；
控制装置，存储有定义基板表面上的应形成膜的预定区域的位置及形状的图像数据，并且根据所述图像数据来控制所述喷墨头、所述移动机构及所述固化装置，从而在所述预定区域涂布油墨，
所述控制装置进行如下控制：
沿着所述预定区域的边缘涂布油墨并使其固化而形成框部分，
向所述预定区域的内部涂布油墨并使其固化，从而形成设置有未涂布有油墨的间隙的粗涂布部分，
在形成了所述框部分及所述粗涂布部分之后，向所述粗涂布部分的间隙涂布油墨，并经过比形成所述框部分时的从油墨的涂布至固化为止的时间以及形成所述粗涂布部分时的从油墨的涂布至固化为止的时间均长的时间之后，使涂布于所述粗涂布部分的间隙中的油墨固化，从而形成覆盖所述预定区域的整个区域的膜。
根据本发明的又一观点，提供一种复合基板，其中，所述基板的表面具有：
粗涂布部分，设置有未涂布有油墨的间隙；及
涂布膜，配置于所述基板之上并且填补于所述粗涂布部分的间隙中。
在向粗涂布部分的间隙中涂布了油墨之后，在经过了比形成框部分及粗涂布部分时的使油墨的固化为止的时间更长的时间之后，使油墨固化，因此油墨向面内方向扩展。因此，膜表面的凹凸变小，表面变得平滑。因此，在整体上能够减少膜表面的凹凸。
附图说明
图1A是基于实施例的膜形成装置的概略主视图，图1B是膜形成装置的工作台及油墨吐出单元的俯视图。
图2A及图2B分别是要涂布油墨的基板的俯视图及剖视图。
图3A是框部分的形成工序结束时的基板的俯视图，图3B是放大表示图3A的一部分的俯视图，图3C及图3D分别是图3B的单点划线3C-3C及单点划线3D-3D上的剖视图。
图4A是向粗涂布部分的间隙中涂布油墨的工序结束时的基板的俯视图，图4B是放大表示图4A的一部分的俯视图，图4C及图4D分别是图4B的单点划线4C-4C及单点划线4D-4D上的剖视图。
图5A是使涂布于粗涂布部分的间隙中的油墨固化的工序结束时的基板的俯视图，图5B是放大表示图5A的一部分的俯视图，图5C及图5D分别是图5B的单点划线5C-5C及单点划线5D-5D上的剖视图。
图6是表示应涂布油墨的像素的图。
图7A是利用本实施例的方法来形成粗涂布部分时的基板的剖视图，图7B是利用本实施例的方法来涂布油墨以填补粗涂布部分的间隙时的基板的剖视图，图7C是利用刚涂布油墨之后进行固化的方法来在整个预定区域形成膜时的基板的剖视图。
图8A是利用在未形成本实施例的粗涂布部分的状态下向被框部分包围的区域涂布油墨并待油墨融合之后进行固化的方法(基于比较例的方法)来形成了膜的基板的俯视图，图8B是放大表示图8A的一部分的俯视图，图8C是图8B的单点划线8C-8C上的剖视图。
图9A及图9B是表示利用变形例的方法来形成框部分及粗涂布部分时应涂布油墨的像素的图。
图中：10-基座，11-移动机构，11X-X方向移动机构，11Y-Y方向移动机构，12-工作台，13-支承部件，20-基板，21-应形成膜的预定区域，22-基底基板，23-导电膜，25-框部分，26-粗涂布部分，27-液态油墨的膜，28-固化后的油墨的涂布膜，29-像素，30-油墨吐出单元，31-喷墨头，32-喷嘴孔，33-固化用光源，34-固化用光，40-空隙，41、42-油墨的液滴，44-膜，50-控制装置。
具体实施方式
下面，参考图1A～图6，对基于实施例的膜形成装置及膜形成方法进行说明。图1A是基于实施例的膜形成装置的概略主视图。在基座10上，经由移动机构11支承有工作台12。定义x轴及y轴朝向水平方向且z轴朝向铅垂方向上方的xyz正交坐标系。移动机构11被控制装置50控制，并使工作台12沿x方向及y方向这两个方向移动。作为移动机构11，例如可以使用包括X方向移动机构11X及Y方向移动机构11Y的XY工作台。X方向移动机构11X使Y方向移动机构11Y相对于基座10沿x方向移动，Y方向移动机构11Y使工作台12相对于基座10沿y方向移动。另外，移动机构11也可以具有以与z轴平行的假想直线为旋转轴改变工作台12在旋转方向上的姿势的功能。
在工作台12的上表面(保持面)保持有应形成膜的基板20。基板20例如通过真空卡盘而固定于工作台12。在工作台12的上方配置有油墨吐出单元30。油墨吐出单元30例如通过门型的支承部件13以能够升降的方式支承于基座10。油墨吐出单元30具有与基板20对置的多个喷嘴孔。从各个喷嘴孔朝向基板20的表面吐出经液滴化的光固化性(例如紫外线固化性)的油墨。油墨的吐出被控制装置50控制。
在图1A中示出了使油墨吐出单元30相对于基座10静止而使基板20移动的例子，但是，也可以使基板20相对于基座10静止而使油墨吐出单元30移动。如此，只要是使基板20和油墨吐出单元30中的一个相对于另一个移动的结构均可。
图1B是工作台12及油墨吐出单元30的俯视图。在工作台12的保持面保持有基板20。在基板20的上方支承有油墨吐出单元30。油墨吐出单元30包括喷墨头31及固化用光源33。在喷墨头31的与基板20对置的面设置有多个喷嘴孔32。多个喷嘴孔32沿x方向等间隔排列。固化用光源33在y方向上分别配置于喷墨头31的两侧，且其作为使附着在基板20上的油墨固化的固化装置而发挥功能。移动机构11受控制装置50的控制，并且使工作台12沿x方向及y方向移动。而且，控制装置50控制从喷墨头31的油墨的吐出。
通过使基板20沿y方向移动的同时从喷墨头31吐出经液滴化的油墨，能够在基板20上以300dpi的分辨率沿x方向涂布油墨。附着在基板20的油墨被位于基板20移动方向上的下游侧的固化用光源33所放射的光固化。使基板20沿y方向移动的同时从喷墨头31吐出经液滴化的油墨的处理称作“pass(指画面成型需要打印的次数)”。通过使基板20每次沿x方向错开相当于300dpi的间隔的1/4并执行4次pass，能够使油墨沿x方向以1200dpi的分辨率附着于基板20。在4次pass中的第1次及第3次pass中，使基板20沿y轴的正方向移动，在第2次及第4次pass中，使基板20沿y轴的负方向移动。如此，通过使基板20沿y方向往复移动，执行多次pass。
通过执行4次pass，能够在x方向上的相当于两端的喷嘴孔32之间的间隔的宽度区域涂布油墨。在基板20的尺寸大于两端的喷嘴孔32之间的间隔的情况下，将4次pass作为1组，使基板20沿x方向移动而执行多组pass，从而能够在基板20的整个区域涂布油墨。
图2A是要涂布油墨的基板20的俯视图。在基板20的表面设定有应形成膜的多个预定区域21。定义预定区域21的形状及位置的图像数据存储于控制装置50。在图2A中，作为一例示出了四个预定区域21以两行两列的矩阵状配置于正方形的基板20的表面的例子。
图2B是基板20的剖视图。在基底基板22上形成有导电膜23。基底基板22例如是透明玻璃基板，导电膜23是由铟锡氧化物(ITO)等构成的透明导电膜。除此之外，基板20也可以使用设置有铜箔的柔性基板、ITO覆膜、设置有金属膜的玻璃板等。
接着，参考图3A～图3D、图4A～图4D及图5A～图5D，对基于实施例的膜形成方法进行说明。图3A、图4A、图5A是基于实施例的膜形成方法的各个工序结束时的基板20的俯视图。图3B、图4B、图5B分别是放大表示图3A、图4A、图5A的一部分的俯视图。图3C及图3D分别是图3B的单点划线3C-3C及单点划线3D-3D上的剖视图。图4C及图4D分别是图4B的单点划线4C-4C及单点划线4D-4D上的剖视图。图5C及图5D分别是图5B的单点划线5C-5C及单点划线5D-5D上的剖视图。
首先，如图3A～图3D所示，通过执行多次pass，沿着基板20表面的预定区域21的边缘涂布油墨的同时，向预定区域21的内部以存在未涂布有油墨的间隙的方式涂布油墨。在pass的执行中，从固化用光源33向基板20照射固化用光，从而使油墨固化。由此，形成沿着预定区域21的边缘的框部分25，并且在预定区域21的内部形成具有间隙的粗涂布部分26。如此，框部分25的形成及粗涂布部分26的形成例如同步进行。
如图3B及图3C所示，在框部分25中，油墨的多个液滴相互连续而形成为沿着预定区域21的边缘的山脊状的形状。如图3B及图3D所示，粗涂布部分26并未覆盖预定区域21的内部的整个区域，残留有使基板20的表面暴露出的间隙。在图3B中示出了油墨的多个液滴分别孤立分布的例子。
作为一例，通过油墨的1个液滴能够涂布直径为约50μm的圆形区域。此时，若沿x方向及y方向以600dpi的分辨率在预定区域21的边缘涂布油墨，则油墨的液滴彼此连续从而能够形成山脊状的框部分25。若在预定区域21的内部沿x方向及y方向以300dpi的分辨率涂布油墨，则能够形成油墨的各个液滴孤立的粗涂布部分26。在图3A及图3B中示出了在预定区域21的内部的相当于三角格子的格点的位置涂布了油墨的例子。
在图6中，用位图图像表示应涂布油墨的像素。预定区域21划分为例如以600dpi的分辨率配置的正方格子状的多个像素29。在图6中，在应涂布油墨的像素29上标注了阴影线。在预定区域21的最外周的所有像素29均涂布油墨。对于除了最外周的像素29以外的内部的像素29，油墨涂布对象的像素29在x方向上每隔1个格以直线状配置，在y方向上每隔1个格交错配置。由此，油墨涂布对象的像素29配置于与三角格子的格点相对应的位置。
接着，如图4A～图4D所示，向被框部分25包围的预定区域21的内部的粗涂布部分26的间隙中涂布油墨。此时，未点亮固化用光源33(图1B)。因此，油墨不会被固化，形成液态油墨膜27。框部分25阻挡液态油墨从而防止油墨从预定区域21向外侧流出。在预定区域21的内部，油墨的多个液滴彼此接触并向面内方向扩展，变得无法区分液滴的状态，液态油墨膜27的表面得到平坦化。
接着，如图5A～图5D所示，通过固化用光源33(图1B)向液态油墨膜27(图4A、图4B、图4D)照射固化用光34，从而使油墨固化。由此，形成油墨被固化的涂布膜28。固化用光34的照射可以如下进行：点亮固化用光源33，不从喷墨头31吐出油墨，使基板20沿y方向移动。
在该方法中，向粗涂布部分26的间隙部分涂布油墨(图4A～图4D)之后到使油墨固化(图5A～图5D)为止的经过时间比形成框部分25(图3A～图3C)时的从油墨的涂布至固化为止的时间以及形成粗涂布部分26(图3A、图3B、图3D)时的从油墨的涂布至固化为止的时间均长。在该时间，油墨的不同的液滴彼此连续融合，变得无法区分液滴的状态。
通过上述工序形成如下复合基板，即，在基板20的表面具有设置有未涂布有油墨的间隙的粗涂布部分26及配置于基板20之上且填补于粗涂布部分26的间隙中的涂布膜28的复合基板。
通过将覆盖预定区域21的膜用作蚀刻用的抗蚀剂膜来蚀刻导电膜23，能够使导电膜23仅残留在预定区域21。在导电膜23的蚀刻之后，去除覆盖预定区域21的抗蚀剂膜。
接着，参考图7A～图7C，对本实施例的膜形成装置及膜形成方法的优异效果进行说明。
图7A是利用本实施例的方法来形成粗涂布部分26时的基板20的剖视图。通过使油墨的液滴41着落于应涂布油墨的像素处，从而形成粗涂布部分26。
图7B是利用本实施例的方法来涂布油墨以填补粗涂布部分26的间隙时的基板20的剖视图。通过使油墨的液滴42着落于粗涂布部分26的间隙部分，在粗涂布部分26的间隙形成液态油墨膜27。涂布于间隙的油墨的量可以根据所需要的膜厚度来进行设定。
图7C是利用涂布油墨之后马上进行固化的方法在整个预定区域21形成膜时的基板20的剖视图。由于在附着于基板20上的油墨彼此融合之前使油墨固化，因此形成表面残留有一定程度上反映了油墨的液滴形状的凹凸的膜44。此时，必须将具有凹凸的膜的最薄的部分的厚度设为所需的膜厚。因此，凸部的厚度则变成必要以上的厚度。而且，若出于某些原因而出现无法吐出油墨的喷嘴孔32(图1B)，则会产生未涂布有油墨的漏涂部分。此时，为了覆盖整个预定区域21，优选多进行几次重涂。因此，会导致油墨使用量的进一步增加。
相对于此，在本实施例中，在填补粗涂布部分26的间隙的工序中，等油墨融合之后使其固化，因此与图7C的例子相比，膜的表面会得到平坦化。并且，只需使融合之后的油墨的膜厚成为所需的膜厚即可，因此无需将油墨涂布成必要以上的厚度。而且，即使存在油墨吐出不良的喷嘴孔32，相邻像素的油墨能够扩散到应由不良喷嘴孔32涂布的像素处，因此能够防止漏涂部分的产生。因此，无需进行必要以上的重涂，能够减少油墨的使用量。
在形成框部分25及粗涂布部分26(图3A～图3D)时，优选使油墨着落在基板20之后在油墨向面内方向扩展而失去形状之前进行固化。例如，优选将从油墨的着落至固化为止的时间设为0.2秒以下。相对于此，在向粗涂布部分26的间隙中涂布油墨时，优选使油墨着落在基板20之后使其向面内方向扩展以使其充分融合从而变得无法区分油墨的不同的液滴之后进行固化。例如，优选将从油墨的着落至固化为止的时间设为0.5秒以上。
接着，参考图8A～图8C，对上述实施例的膜形成装置及膜形成方法的其他优异效果进行说明。
图8A是利用在未形成上述实施例的粗涂布部分26(图3A、图3B、图3D)的状态下向被框部分25包围的区域涂布油墨且待油墨融合之后进行固化的方法(基于比较例的方法)来形成了涂布膜28的基板20的俯视图。图8B是放大表示图8A的一部分的俯视图。图8C是图8B的单点划线8C-8C上的剖视图。
若向被框部分25包围的区域涂布油墨之后不进行固化而待机至油墨融合，则会产生油墨的液滴彼此吸引的现象，因此在基板20的表面有时会产生未被油墨覆盖的空隙40。若在产生了空隙40的状态下使油墨固化，则无法形成覆盖整个预定区域21的膜。这种空隙40在较宽的整体涂布区域上涂布油墨并使其融合的情况下容易产生。
相对于此，在本实施例中，在框部分25的内部形成有已固化的粗涂布部分26，因此只需在图4A～图4D中示出的油墨的涂布工序中填补粗涂布部分26的间隙即可。因此，在基板20的表面不容易产生油墨的漏涂(空隙)。为了防止油墨的漏涂，优选形成粗涂布部分26时的油墨涂布对象的像素29(图6)在预定区域21内的分布密度均匀。
接着，参考图9A及图9B，对上述实施例的变形例进行说明。
图9A及图9B是表示利用变形例的方法来形成框部分25及粗涂布部分26(图3A～图3D)时定义应涂布油墨的像素的位图图像的图。在图9A及图9B中，在应涂布油墨的像素上标注有阴影线。
在上述实施例中，在形成粗涂布部分26(图3B)时涂布油墨的像素29位于三角格子的格点，粗涂布部分26由在预定区域21内分散分布的油墨的多个岛构成。
在图9A所示的变形例中，在形成粗涂布部分26时应涂布油墨的像素29及不应涂布油墨的像素29构成黑白相间的方格模样。着落于沿斜向彼此相邻的像素29的油墨彼此连续，因此，粗涂布部分26形成为在预定区域21的内部连续的膜。在该膜上分散分布有使基板20的表面暴露的多个间隙。如此，可以使间隙分散分布，从而代替使油墨分散分布。
在图9B所示的变形例中，将多个(例如3个)连续的像素29设定为油墨涂布对象的像素组。油墨涂布对象的多个像素组在预定区域21内几乎均匀地分散分布。如此，也可以使多个油墨涂布对象的像素29连续。
并且，在上述实施例及变形例中，涂布对象的像素29有规则地配置，但是也可以不规则(任意)配置涂布对象的像素29。
接着，对上述实施例的又一变形例进行说明。
在上述实施例中，在使涂布于粗涂布部分26的间隙中的油墨固化的图5A～图5D的工序中，使用了设置于油墨吐出单元30的固化用光源33(图1B)，但是，也可以使用其他的固化用光源。例如，也可以在向粗涂布部分26的间隙中涂布油墨之后，从工作台12(图1A、图1B)搬出基板20，并利用其他的固化用的装置来使油墨固化。
在上述实施例中，将形成于基板20的膜用作蚀刻时的抗蚀剂膜，但是，也可以用于其他用途。例如，想要在基板表面在减少油墨的使用量的基础上以不产生漏涂的方式形成膜的情况下，能够应用上述实施例及变形例。
上述实施例只是示例，理所当然，也可以对实施例及变形例中示出的结构进行一部分代替或者组合。在此，对实施例及变形例的基于相同结构的相同的作用效果，不会按照每个实施例逐一说明。而且，本发明并不只限于上述实施例及变形例。例如，可以进行各种变更、改进、组合等，这对本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (7)

1.一种膜形成方法，其特征在于，
沿着基板表面的应形成膜的预定区域的边缘涂布油墨并使其固化而形成框部分，
向所述预定区域的内部涂布油墨并使其固化，从而形成设置有未涂布有油墨的间隙的粗涂布部分，
在形成了所述框部分及所述粗涂布部分之后，向所述粗涂布部分的间隙涂布油墨，并经过比形成所述框部分时的从油墨的涂布至固化为止的时间以及形成所述粗涂布部分时的从油墨的涂布至固化为止的时间均长的时间之后，使涂布于所述粗涂布部分的间隙中的油墨固化，从而形成覆盖所述预定区域的整个区域的膜。
2.根据权利要求1所述的膜形成方法，其特征在于，
在形成覆盖所述预定区域的整个区域的膜时，在使油墨液滴化并进行涂布之后，在油墨的不同液滴变得无法区分之后，使油墨固化。
3.根据权利要求1或2所述的膜形成方法，其特征在于，
所述框部分的形成及所述粗涂布部分的形成同步进行。
4.一种膜形成装置，其特征在于，具有：
工作台，保持基板；
喷墨头，与保持于所述工作台的基板对置，并向基板吐出经液滴化的油墨；
移动机构，使保持于所述工作台的基板和所述喷嘴头中的一个相对于另一个移动；
固化装置，使涂布于保持在所述工作台的基板上的油墨固化；
控制装置，存储有定义基板表面上的应形成膜的预定区域的位置及形状的图像数据，并且根据所述图像数据来控制所述喷墨头、所述移动机构及所述固化装置，从而在所述预定区域涂布油墨，
所述控制装置进行如下控制：
沿着所述预定区域的边缘涂布油墨并使其固化而形成框部分，
向所述预定区域的内部涂布油墨并使其固化，从而形成设置有未涂布有油墨的间隙的粗涂布部分，
在形成了所述框部分及所述粗涂布部分之后，向所述粗涂布部分的间隙涂布油墨，并经过比形成所述框部分时的从油墨的涂布至固化为止的时间以及形成所述粗涂布部分时的从油墨的涂布至固化为止的时间均长的时间之后，使涂布于所述粗涂布部分的间隙中的油墨固化，从而形成覆盖所述预定区域的整个区域的膜。
5.根据权利要求4所述的膜形成装置，其特征在于，
所述控制装置还进行如下控制：在形成覆盖所述预定区域的整个区域的膜时，在使油墨液滴化并进行涂布之后，在油墨的不同液滴变得无法区分之后，使油墨固化。
6.根据权利要求4或5所述的膜形成装置，其特征在于，
所述控制装置还进行如下控制：使所述框部分的形成及所述粗涂布部分的形成同步进行。
7.一种复合基板，其特征在于，
在基板的表面具有：
粗涂布部分，设置有未涂布有油墨的间隙；及
涂布膜，配置于所述基板上并且填补于所述粗涂布部分的间隙中。
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