JP2004177671A - Film forming apparatus and film forming method, and device manufacturing apparatus and device manufacturing method, and device - Google Patents

Film forming apparatus and film forming method, and device manufacturing apparatus and device manufacturing method, and device Download PDF

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信明 神山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To carry out work to a head without exerting a high load thereon. <P>SOLUTION: The film forming apparatus has: a droplet discharge head 20 provided with a vibration applicator for applying vibrations to a liquid body; a chamber for housing the head 20; a first cover body and second cover body freely openably and closably disposed in the chamber; a detecting means 5 for detecting the opened and closed state of the first cover body and the second cover body; and a control means 6 for controlling driving of the vibration applicator on the basis of the result of the detection by the detecting means 5. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製膜装置と製膜方法、およびデバイス製造装置とデバイス製造方法並びにデバイスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示デバイス等のデバイスを製造する際に、基板に対して機能性液体を供給する方式として液滴吐出方式の製膜装置を採用した場合、製膜装置においては液滴吐出ヘッドから所定量の液滴を基板に対して吐出して供給する。この場合、基板と液滴吐出ヘッドとを相対移動させながら液滴を吐出することで、液滴吐出ヘッドからの液滴が基板の所定位置に供給できるようになっている。このように、製膜装置では液滴吐出ヘッドや基板が移動するため、オペレータ等の安全を確保するためにチャンバと呼ばれるケース内に収容され、製膜装置の内部に対してはケースに設けられたカバー(扉)を開けることで操作可能になっている。
【0003】
また、装置が稼働中に誤ってカバーを開けた場合の対策として、例えば特許文献1に開示された技術が提供されている。この技術は、装置の稼働中にカバーが開く等の異常が発生した場合、装置の動作を中断し、異常が解消された後に色要素の形成を再開するものであるが、異常発生時点で形成中の色要素の形成を終了させた後に、装置の動作を終了させることにより、色要素形成の中断によるインク滴の濃度変化を防止して、色要素の色及び濃度のバラツキを抑えている。
【0004】
ところが、装置の動作を中断すると液滴吐出ヘッド内の機能性液体が増粘したり、物性が劣化する等の理由で、動作再開後に液滴吐出不良や液滴吐出重量の変動等が生じる可能性があり、製膜品質の低下という問題を生じてしまう。そこで、このような問題を回避するために、特許文献2には液滴吐出の待機時にノズル開口近傍のメニスカスを微振動させることで液体を撹拌し、機能性液体の増粘や物性劣化を防止するという技術が開示されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平9−43423号公報(段落0034〜段落0040)
【特許文献2】
特開平9−30007号公報(段落0052〜段落0068)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
製膜装置のカバー体を開き液滴吐出ヘッドに対してメンテナンス作業を実施するとき、例えば液滴吐出ヘッドのノズルの目詰まり等で回復動作を行う場合、吸引パッドを用いて液滴吐出ヘッドから液体を吸引する際にピエゾ素子等の圧電素子を駆動させたままでは、ヘッド内の液体を吸引するとヘッド(圧電素子)に大きな負荷が加わり破損する虞がある。また、例えば液滴吐出ヘッドの交換を行う場合、液滴吐出ヘッドに駆動電圧を供給するケーブルを外す際に駆動電圧を供給させたままでは、ヘッドの基板素子が短絡し素子が破損する虞と、作業者が感電し作業者を死に至らしめる虞がある。
【0007】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、大きな負荷を加えることなくヘッドに対するメンテナンス作業を実施できる製膜装置と製膜方法、およびデバイス製造装置とデバイス製造方法並びにこのデバイス製造装置で製造されたデバイスを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の製膜装置は、基板の所定位置に液滴を付与して基板に製膜処理を行う製膜装置であって、液状体に振動を付与する振動付与装置を備えた液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドを収容するチャンバと、前記チャンバに開閉自在に設けられた第1のカバー体、及び第2のカバー体と、前記第1及び第2のカバー体の開閉状態を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に基づいて前記振動付与装置の駆動を制御する制御手段とを有することを特徴とするものである。
【0009】
本発明によれば、液滴吐出ヘッドから液滴を吐出しないときに、振動付与装置が液滴吐出ヘッドから前記液状体を吐出させない振動(微振動)が前記液状体に付与される。従って、本発明の製膜装置では、第1又は第2のカバー体を開けてチャンバ内の液滴吐出ヘッドに対してインク吸引、ヘッド交換等のメンテナンス作業を実施する場合、液状体を吐出させない振動(微振動)を停止させることができる。そのため、液滴吐出ヘッドに対するメンテナンス作業は、振動が付与されない状態で実施されるため、液滴吐出ヘッドに大きな負荷が加わることを防止できる。また、第1又は第2のカバー体を閉じて液滴吐出ヘッドに対するメンテナンス作業が実施不能になったことを検知すると、液状体に微振動を付与して液状体の増粘や物性劣化を防止することができる。
【0010】
第1のカバー体としては、主として前記基板を前記チャンバ内に搬入・搬出するために用いられ、第2のカバー体としては、主として前記製膜装置のメンテナンスに用いられ、前記第2のカバー体は1つまたは複数設けられ、検知手段としては、前記第1及び第2のカバー体の一つ一つの開閉状態を検知可能な検知手段である構成を採用できる。
また、制御手段としては、検知手段が第2のカバー体の内の1つ以上が開いたことを検出したとき、液滴吐出ヘッドの駆動源を停止させることが好ましい。これにより、液滴吐出ヘッドの駆動に起因する不測の事態を回避して安全性を高めることが可能になる。
【0011】
また、制御手段は、検知手段が第2のカバー体が全て閉じたことを検知したとき、検知結果に基づいて前記液状体に前記振動を付与することが好ましい。これにより、カバー体が閉じられると、直ちに液状体に微振動を付与することが可能になり、メンテナンス作業に伴う微振動の停止時間を短くすることができる。なお、微振動を付与する時間が所定時間を超えるときは、所定数の液滴吐出をフラッシングエリア等で実施して、粘度や物性が変化した可能性のある液状体を排出することが好ましい。
【0012】
そして、本発明のデバイス製造装置は、液滴吐出ヘッドから吐出された液状体を基板に付与し前記基板に製膜処理を施す製膜処理工程を含むデバイス製造方法であって、前記製膜装置として、上記の製膜装置が用いられることを特徴としている。これにより、本発明では、液滴吐出ヘッドに対するメンテナンス作業を振動が付与されない状態で実施できるため、液滴吐出ヘッドに大きな負荷が加わることを防止できる。
【0013】
また、本発明のデバイスは、上記のデバイス製造装置により製造されたことを特徴としている。これにより、本発明では、装置の損傷等が生じることなく製造されるため、製造時の生産性低下を防止することができる。
【0014】
一方、本発明の製膜方法は、液滴吐出ヘッドから液状体の吐出動作を行う吐出工程を含む製膜方法であって、前記液滴吐出ヘッドから前記液状体を吐出させない振動を前記液状体に付与するステップと、製膜装置のカバー体の開閉状態を検知する検知手段の検知結果に基づいて前記液状体に付与する振動を制御するステップとを含むことを特徴としている。
【0015】
従って、本発明の製膜方法では、液滴吐出ヘッドに対してメンテナンス作業を実施する場合、検知手段がカバー体が開いたことを検知したとき、液状体を吐出させない振動(微振動)を停止させることができる。そのため、液滴吐出ヘッドに対するメンテナンス作業は、振動が付与されない状態で実施されるため、液滴吐出ヘッドに大きな負荷が加わることを防止できる。また、カバー体を閉じて液滴吐出ヘッドに対するメンテナンス作業が実施不能になったことを検知すると、液状体に微振動を付与して液状体の増粘や物性劣化を防止することができる。
【0016】
そして、本発明のデバイス製造方法は、液滴吐出ヘッドから吐出された液状体を基板に付与し前記基板に製膜処理を施す製膜処理工程を含むデバイス製造方法であって、上記の製膜方法を用いて前記製膜処理工程を行うことを特徴としている。これにより、本発明では、液滴吐出ヘッドに対するメンテナンス作業を振動が付与されない状態で実施できるため、液滴吐出ヘッドに大きな負荷が加わることを防止できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の製膜装置と製膜方法、およびデバイス製造装置とデバイス製造方法並びにデバイスの実施の形態を、図1ないし図5を参照して説明する。ここでは、本発明の製膜装置を、例えば機能性液体(液状体)としてのインクを用いて、液晶表示デバイスに対して用いられるカラーフィルタ等を製造するためのフィルタ製造装置に適用するものとして説明する。
【0018】
図1は、フィルタ製造装置(デバイス製造装置)を構成する製膜装置(液滴吐出装置)10の概略的な外観斜視図である。このフィルタ製造装置は、ほぼ同様の構造を有する3基の製膜装置10を備えており、各製膜装置10は、それぞれR(赤)、G(緑)、B(青)の各色のインクをフィルタ基板に吐出する構成になっている。
【0019】
製膜装置10は、ベース12、第1移動装置14、第2移動装置16、図示しない電子天秤(重量測定装置)、吐出装置としての液滴吐出ヘッド20、キャッピングユニット22、クリーニングユニット24等を有する製膜装置本体が稼働中の製膜装置本体への接近を防止するためのケース(チャンバ)3内に収容された構成になっている。
【0020】
ケース3には、正面側から主として製膜装置本体へ基板48をロード(またはアンロード)するための第1のカバー体4と、側面側から主として製膜装置の点検・保守等のメンテナンスするための第2のカバー体9とがそれぞれ開閉自在に設けられている。そして、第1のカバー体4の近傍には、第1のカバー体4の開状態及び閉状態を検知するセンサー等で構成されるカバー検知手段(検知手段)5が付設されており、第2のカバー体9の近傍には、第2のカバー体9の開状態及び閉状態を検知するセンサー等で構成されるカバー検知手段(検知手段)5が付設されている。このカバー検知手段5は、第1のカバー体4及び第2のカバー体9の開閉に応じた信号を後述する制御手段6(図2のブロック図参照)に出力する。
上述した実施形態(図1)では、第2のカバー体が1つの場合を述べたが、例えば、製膜装置に関わる種々のメンテネンス作業の目的で第2のカバー体は複数設けても良い(図6参照)。検知手段5は、各カバー体の1つ1つの各々の開閉状態を検知できるように、各カバー体1つに対して1つずつ設けられている。
また、上述した実施形態では、ケース3に対して第1のカバー体は正面側に第2のカバー体は側面側に設けたが、第1のカバー体及び第2のカバー体の位置は、正面側、側面側、裏面側、上面側のいずれであっても構わない。この設置位置は、製膜装置の仕様、作業効率などの観点から適宜決められる。
【0021】
図1に戻り、製膜装置本体のベース12の上には、第1移動装置14、電子天秤、キャッピングユニット22、クリーニングユニット24および第2移動装置16が設置されている。第1移動装置14は、好ましくはベース12の上に直接設置されており、しかもこの第1移動装置14は、Y軸方向に沿って位置決めされている。これに対して第2移動装置16は、支柱16A、16Aを用いて、ベース12に対して立てて取り付けられており、しかも第2移動装置16は、ベース12の後部12Aにおいて取り付けられている。第2移動装置16のX軸方向は、第1移動装置14のY軸方向とは直交する方向である。Y軸はベース12の前部12Bと後部12A方向に沿った軸である。これに対してX軸はベース12の左右方向に沿った軸であり、各々水平である。
【0022】
第1移動装置14は、ガイドレール40、40を有しており、第1移動装置14は、例えば、リニアモータを採用することができる。このリニアモータ形式の第1移動装置14のスライダー42は、ガイドレール40に沿って、Y軸方向に移動して位置決め可能である。スライダー42は、θ軸用のモータ44を備えている。このモータ44は、例えばダイレクトドライブモータであり、モータ44のロータはテーブル46に固定されている。これにより、モータ44に通電することでロータとテーブル46は、θ方向に沿って回転してテーブル46をインデックス(回転割り出し)することができる。
【0023】
テーブル46は、基板48を位置決めして、しかも保持するものである。また、テーブル46は、吸着保持装置50を有しており、吸着保持装置50が作動することにより、テーブル46の穴46Aを通して、基板48をテーブル46の上に吸着して保持することができる。テーブル46には、液滴吐出ヘッド20が液滴を捨打ち或いは試し打ち(予備吐出)するための予備吐出エリア52が設けられている。
【0024】
第2移動装置16は、支柱16A,16Aに固定されたコラム16Bを有しており、このコラム16Bは、リニアモータ形式の第2移動装置16を有している。スライダー60は、ガイドレール62Aに沿ってX軸方向に移動して位置決め可能であり、スライダー60は、吐出装置としての液滴吐出ヘッド20を備えている。
【0025】
液滴吐出ヘッド20は、揺動位置決め装置としてのモータ62,64,66,68を有している。モータ62を作動すれば、液滴吐出ヘッド20は、Z軸に沿って上下動して位置決め可能である。このZ軸はX軸とY軸に対して各々直交する方向(上下方向)である。モータ64を作動すると、液滴吐出ヘッド20は、Y軸回りのβ方向に沿って揺動して位置決め可能である。モータ66を作動すると、液滴吐出ヘッド20は、X軸回りのγ方向に揺動して位置決め可能である。
モータ68を作動すると、液滴吐出ヘッド20は、Z軸回りのα方向に揺動して位置決め可能である。
【0026】
このように、図1の液滴吐出ヘッド20は、スライダー60において、Z軸方向に直線移動して位置決め可能で、α、β、γに沿って揺動して位置決め可能であり、液滴吐出ヘッド20のインク吐出面20Pは、テーブル46側の基板48に対して正確に位置あるいは姿勢をコントロールすることができる。なお、液滴吐出ヘッド20のインク吐出面20Pには、それぞれがインクを吐出する図示しない複数のノズル(吐出口)が設けられている。
【0027】
液滴吐出ヘッド20は、たとえば、圧力発生装置としてのピエゾ素子(圧電素子)を用いたヘッドであり、複数のノズルに対してそれぞれこのピエゾ素子が設けられている。そして、制御手段6の制御により各ピエゾ素子に駆動信号が印加されて各ノズル毎にインク室を拡大または縮小することで、ノズルからのインク吐出を制御することができる。
【0028】
図2に、液滴吐出ヘッド20の液滴吐出に関する制御系を示す。
制御手段6には吐出波形生成手段7と微振動波形生成手段8が接続されており、制御手段6はカバー検知手段5の出力に応じて、第2のカバー体が閉じられた場合には吐出波形生成手段7もしくは微振動波形生成手段8で生成された駆動波形を液滴吐出ヘッド20の各ピエゾ素子へ印加を開始し、第2のカバー体が開けられた場合には各ピエゾ素子への印加を停止し、必要に応じてヘッド保護のため各ピエゾ素子への電源供給を遮断する構成となっている。
以下に全体の作動を説明する。まず、液滴吐出ヘッド20に後述する吐出波形が供給され製膜作業をしている状態においては、制御手段6からカバー体ロック手段11に対して全てのカバー体をロックする信号が出力され、第1のカバー体及び第2のカバー体を開けることはできない。次に、製膜作業を終了し、またはオペレータによる制御手段6の操作により製膜作業を終了させて、液滴吐出ヘッド20に後述する微振動波形が供給されている状態においては、制御手段6からカバー体ロック手段11に対して全てのカバー体をアンロックする信号が出力され、第1のカバー体及び第2のカバー体ともに開けることができる。但し、この液滴吐出ヘッド20が微振動している状態において第1のカバー体を開けた場合には微振動はそのまま継続するが、第2のカバー体を開けた場合にはカバー検知手段5から制御手段6への信号入力により微振動は停止する。次に第2のカバー体が閉じられるとカバー検知手段5から制御手段6への信号入力により微振動は再開する。
【0029】
図3(a)は吐出波形生成手段7で生成された駆動波形(以下、吐出波形と称する)の一例であり、図3(b)は微振動波形生成手段8で生成された駆動波形(以下、微振動波形と称する)の一例である。吐出波形においては、正勾配の波形部a1でインク室が拡大し、負勾配の波形部a2で印加電圧Vhを印加することでインク室が縮小・加圧されて所定量のインクが吐出される。同様に、微振動波形においては、正勾配の波形部b1でインク室が拡大し、負勾配の波形部b2で印加電圧Vlを印加することでインク室が縮小・加圧されるが、印加電圧Vlはインクがノズルから吐出されない大きさに設定される。すなわち、振動特性として、この微振動波形の電圧をピエゾ素子に印加することで、メニスカスが微振動する構成になっている。ここでは、圧力発生装置のピエゾ素子を振動付与装置として用いている。
【0030】
図1に戻り、電子天秤は、液滴吐出ヘッド20のノズルから吐出されたインク滴の1滴の重量を測定して管理するために、例えば、液滴吐出ヘッド20のノズルから、5000滴分のインク滴を受ける。電子天秤は、この5000滴のインク滴の重量を5000で割ることにより、インク滴1滴の重量をほぼ正確に測定することができる。このインク滴の測定量に基づいて、液滴吐出ヘッド20から吐出するインク滴の量を最適にコントロールすることができる。
【0031】
クリーニングユニット24は、液滴吐出ヘッド20のノズル等のクリーニングをフィルタ製造工程中や待機時に定期的にあるいは随時に行うことができる。キャッピングユニット22は、液滴吐出ヘッド20のノズル内のインクが乾燥しないようにするために、フィルタを製造しない待機時にこのインク吐出面20Pが外気に触れないようにするものである。
【0032】
上記の構成の製膜装置10の動作について以下に説明する。
作業者が第1のカバー体4を開けてテーブル46の前端側から基板48を第1移動装置14のテーブル46の上に給材した後に、第1のカバー体4が閉じられると、この基板48はテーブル46に対して吸着保持されて位置決めされる。そして、モータ44が作動して、基板48の端面がY軸方向に並行になるように設定される。
【0033】
続いて、液滴吐出ヘッド20がX軸方向に沿って移動して、電子天秤の上部に位置決めされる。そして、指定滴数(指定のインク滴の数)の吐出を行う。これにより、電子天秤は、たとえば5000滴のインクの重量を計測して、インク滴1滴当たりの重量を計算する。そして、インク滴の1滴当たりの重量が予め定められている適正範囲に入っているかどうかを判断し、適正範囲外であればピエゾ素子に対する印加電圧の調整等を行って、インク滴の1滴当たりの重量を適正に収める。
【0034】
インク滴の1滴当たりの重量が適正な場合には、基板48が第1移動装置14よりY軸方向に適宜に移動して位置決めされるとともに、液滴吐出ヘッド20が第2移動装置16によりX軸方向に適宜移動して位置決めされる。そして、液滴吐出ヘッド20は、予備吐出エリア52(吸収材54)に対して全ノズルからインクを予備吐出した後に、基板48に対してY軸方向に相対移動して(実際には、基板48が液滴吐出ヘッド20に対してY方向に移動する)、基板48上の所定領域に対して所定のノズルから所定幅でインクを吐出する。液滴吐出ヘッド20と基板48との一回の相対移動が終了すると、液滴吐出ヘッド20が基板48に対してX軸方向に所定量ステップ移動し、その後、基板48が液滴吐出ヘッド20に対して移動する間にインクを吐出する。そして、この動作を複数回繰り返すことにより、製膜領域全体にインクを吐出して製膜することができる。
【0035】
ここで、制御手段6は、基板48に対するインク吐出処理中には吐出波形生成手段7で生成された吐出波形の電圧でピエゾ素子を印加しているが、それ以外ではピエゾ素子に印加する駆動波形を微振動波形生成手段8で生成された微振動波形に切り替える。これにより、液滴吐出ヘッド20からのインク吐出が停止するが、ピエゾ素子から振動が与えられてメニスカスが微振動することで、液滴吐出ヘッド20内のインクは撹拌され、増粘や物性劣化が抑えられる。
【0036】
一方、液滴吐出ヘッド20に対してメンテナンス作業を実施する場合は第2のカバー体9を開けるが、第2のカバー体9が開いて液滴吐出ヘッド20に対する作業、例えばインク吸引作業が可能な状態となると、カバー検知手段5から第2のカバー体9が開いたことを示す信号が出力される。この信号を入力すると、制御手段6は、ピエゾ素子による微振動を停止し、必要に応じて当該ピエゾ素子を駆動させるための駆動源を遮断することができる。このように、ピエゾ素子の駆動停止により、液滴吐出ヘッド20に負荷を加えることなくインク吸引作業を実施することができる。
【0037】
そして、液滴吐出ヘッド20に対するメンテナンス作業が終了して第2のカバー体9を閉じると、カバー検知手段5から第2のカバー体9が閉じたことを示す信号が出力される。この信号を入力すると、制御手段6は、必要に応じてピエゾ素子の駆動源を作動し、直ちに微振動波形でピエゾ素子を印加する。これにより、ピエゾ素子から振動が与えられてメニスカスが微振動することで、液滴吐出ヘッド20内のインクは撹拌され、インク吐出を再開するまでの増粘や物性劣化が抑えられる。
【0038】
なお、ノズル部のインクを微振動させている時間が長時間に亘る場合には、インクを撹拌していても増粘する可能性が高い。従って、このような場合には、インクに微振動を付与する時間にしきい値を設定し、微振動時間がしきい値を超えたときには、フラッシングを定期的に実施(定期吐出)することが好ましい。また、しきい値を超えないまでも微振動を継続したことでインクの粘度が大きく成った場合には、液滴吐出前にヘッド内のインクを加熱してインクの粘度を低下させる工程を別途設けてもよい。
【0039】
続いて、図4および図5を参照して、製膜処理によりカラーフィルタを製造する例について説明する。
図4の基板48は、透明基板であり適度の機械的強度と共に光透過性の高いものを用いる。基板48としては、例えば、透明ガラス基板、アクリルガラス、プラスチック基板、プラスチックフィルム及びこれらの表面処理品等が適用できる。
【0040】
たとえば、図5に示すように長方形形状の基板48上に、生産性をあげる観点から複数個のカラーフィルタ領域105をマトリックス状に形成する。これらのカラーフィルタ領域105は、後でガラス48を切断することで、液晶表示装置に適合するカラーフィルタとして用いることができる。カラーフィルタ領域105には、たとえば図5に示すように、RのインクとGのインクおよびBのインクを用いて各フィルタエレメントを所定のパターンで形成している。この形成パターンとしては、図に示すように従来公知のストライプ型のほかに、モザイク型やデルタ型あるいはスクウェアー型等がある。
【0041】
図4は、基板48に対してカラーフィルタ領域105を形成する工程の一例を示している。
図4(a)では、透明の基板48の一方の面に対して、ブラックマトリックス110を形成したものである。カラーフィルタの基礎となる基板48の上には、光透過性のない樹脂(好ましくは黒色)を、スピンコート等の方法で、所定の厚さ(たとえば2μm程度)に塗布して、フォトリソグラフィー法等の方法でマトリックス状にブラックマトリックス110を設ける。ブラックマトリックス110の格子で囲まれる最小の表示要素がフィルタエレメントとなり、たとえばX軸方向の巾30μm、Y軸方向の長さ100μm程度の大きさの窓である。ブラックマトリックス110を形成した後は、たとえば、ヒータにより熱を与えることで、基板48の上の樹脂を焼成する。
【0042】
図4(b)に示すように、インク滴99は、フィルタエレメント112に供給される。インク滴99の量は、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した充分な量である。図4(c)の加熱工程では、カラーフィルタ上のすべてのフィルタエレメント112に対してインク滴99が充填されると、ヒータを用いて加熱処理を行う。基板48は、所定の温度(例えば70℃程度)に加熱する。インクの溶媒が蒸発すると、インクの体積が減少する。体積減少の激しい場合には、カラーフィルタとして充分なインク膜の厚みが得られるまで、インク吐出工程と、加熱工程とを繰り返す。この処理により、インクの溶媒が蒸発して、最終的にインクの固形分のみが残留して膜化する。
【0043】
図4(d)の保護膜形成工程では、インク滴99を完全に乾燥させるために、所定の温度で所定時間加熱を行う。乾燥が終了するとインク膜が形成されたカラーフィルタの基板48の保護及びフィルタ表面の平坦化のために、保護膜120を形成する。この保護膜120の形成には、たとえば、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法等の方法を採用することができる。
【0044】
図4(e)の透明電極形成工程では、スパッタ法や真空蒸着法等の処方を用いて、透明電極130を保護膜120の全面にわたって形成する。図4(f)のパターニング工程では、透明電極130は、さらにフィルタエレメント112の開口部に対応させた画素電極にパターニングされる。なお、液晶の駆動にTFT(Thin Film Transistor)等を用いる場合ではこのパターニングは不用である。また、上記製膜処理の間には、定期的あるいは随時クリーニングユニット24を用いて液滴吐出ヘッド20のインク吐出面20Pをワイピングすることが望ましい。
【0045】
以上のように本実施の形態では、第2のカバー体9が開いたことを検知するとピエゾ素子の駆動を制御して微振動付与を停止させるので、インク吸引作業等を液滴吐出ヘッド20に対して実施する場合でも液滴吐出ヘッド20に大きな負荷が加わることを防止できる。この場合、単に微振動の付与を停止させるのではなく、ピエゾ素子の駆動源を遮断させることが可能なので、液滴吐出ヘッド20の駆動による不測の事態が生じることを回避して安全性を高めることが可能になる。
【0046】
なお、上記実施の形態では、第2のカバー体9が閉じたことを検知するとインクに対する微振動付与を再開する手順として説明したが、これに限定されるものではなく、例えばキャッピングユニット22を駆動する駆動装置を設け、この駆動装置の駆動によりキャッピングユニット22でインク吸引作業を実施する場合、キャッピングユニット22による吸引作業が終了したことを示す終了信号を駆動装置が制御手段6に出力する構成としてもよい。この場合、吸引作業の終了と同時にインクに対する微振動付与を開始することが可能になり、作業に伴う微振動の停止時間を短くすることができる。また、図2では吐出波形生成手段7と微振動波形生成手段8からの駆動波形を制御手段6で選択して出力していたが、吐出波形と微振動波形を連続させ時分割で選択する構成としても良い。
【0047】
また、上記実施の形態では、製膜装置をフィルタ製造装置に適用する構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば用紙等に印字・製膜するプリンタ(プロッタ)にも適用可能である。この場合、ピエゾ素子の駆動によりインクを吐出する構成に限られず、加熱により生じた気泡(バブル)を用いてインクを吐出する方式のプリンタにも適用可能である。
【0048】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができ、例えば、上記実施形態においては、最初にR(赤色)のパターン形成を行い、続いてG(緑色)のパターン形成、そして最後にB(青色)のパターン形成を行うものとしたが、これに限らず、必要に応じてその他の順番でパターン形成するものとしても良い。
【0049】
また、本発明のデバイス製造装置は、たとえば液晶表示デバイス用のカラーフィルターの製造に限定されるものではなく、たとえば、EL(エレクトロルミネッセンス)表示デバイスに応用が可能である。EL表示デバイスは、蛍光性の無機および有機化合物を含む薄膜を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子および正孔(ホール)を注入して再結合させることにより励起子(エキシトン)を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出(蛍光・燐光)を利用して発光させる素子である。こうしたEL表示素子に用いられる蛍光性材料のうち、赤、緑および青色の各発光色を呈する材料すなわち発光層形成材料及び正孔注入/電子輸送層を形成する材料をインクとし、各々を本発明のデバイス製造装置を用いて、TFT等の素子基板上にパターニングすることで、自発光フルカラーELデバイスを製造することができる。本発明におけるデバイスの範囲にはこのようなELデバイスをも含むものである。
【0050】
この場合、例えば、上記のカラーフィルタのブラックマトリクスと同様に樹脂レジストを用いて1ピクセル毎に区画する隔壁を形成するとともに、下層となる層の表面に吐出された液滴が付着しやすいように、且つ、隔壁が吐出された液滴をはじき隣接する区画の液滴と混じり合うことを防止するため、液滴の吐出の前工程として、基板に対し、プラズマ、UV処理、カップリング等の表面処理を行う。しかる後に、正孔注入/電子輸送層を形成する材料を液滴として供給し製膜する第1の製膜工程と、同様に発光層を形成する第2の製膜工程とを経て製造される。
【0051】
こうして製造されるELデバイスは、セグメント表示や全面同時発光の静止画表示、例えば絵、文字、ラベル等といったローインフォメーション分野への応用、または点・線・面形状をもった光源としても利用することができる。さらに、パッシブ駆動の表示素子をはじめ、TFT等のアクティブ素子を駆動に用いることで、高輝度で応答性の優れたフルカラー表示デバイスを得ることが可能である。また、本発明の製膜装置に金属材料や絶縁材料を供すれば、金属配線や絶縁膜等のダイレクトな微細パターニングが可能となり、新規な高機能デバイスの作製にも応用できる。
【0052】
なお、上記の実施形態では、便宜的に「液滴吐出ヘッド」と呼称し、吐出される吐出物を「インク」として説明したが、この液滴吐出ヘッドから吐出される吐出物は所謂インクには限定されず、ヘッドから液滴として吐出可能に調整されたものであればよく、例えば、前述のELデバイスの材料、金属材料、絶縁材料、又は半導体材料等様々な材料が含まれることはいうまでもない。
【0053】
また、本発明における製膜装置は、対象物上に特定のパターンを形成する用途に限らず、例えば半導体装置の製造工程におけるレジスト膜の形成など、対象物全体を覆う用途にも適用可能である。
【0054】
また、図示した製膜装置の液滴吐出ヘッド20は、R(赤).G(緑).B(青)の内の1つの種類のインクを吐出することができるようになっているが、この内の2種類あるいは3種類のインクを同時に吐出することももちろんできる。
また、製膜装置10の第1移動装置14と第2移動装置16はリニアモータを用いているが、これに限らず他の種類のモータやアクチュエータを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製膜装置の概略的な外観斜視図である。
【図2】液滴吐出ヘッドのインク吐出に関するブロック図である。
【図3】(a)は吐出波形を示す図であり、(b)は微振動波形を示す図である。
【図4】(a)〜(f)は、基板を用いてカラーフィルタを製造する手順の一例を示す図である。
【図5】基板と基板上のカラーフィルタ領域の一部を示す図である。
【図6】第2のカバー体を複数有する製膜装置の外観斜視図である。
【符号の説明】
3 ケース(チャンバー)、4 第1のカバー体、5 カバー検知手段(検知手段)、6 制御手段、9 第2のカバー体、10 製膜装置(液滴吐出装置)、11 カバー体ロック手段、20 液滴吐出ヘッド(吐出装置)、48 基板
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a film forming apparatus, a film forming method, a device manufacturing apparatus, a device manufacturing method, and a device.
[0002]
[Prior art]
When a device such as a liquid crystal display device is manufactured, when a film forming apparatus of a droplet discharging method is adopted as a method of supplying a functional liquid to a substrate, a predetermined amount of liquid is discharged from a droplet discharging head in the film forming apparatus. Droplets are ejected and supplied to the substrate. In this case, the droplet is discharged from the droplet discharge head to a predetermined position on the substrate by discharging the droplet while relatively moving the substrate and the droplet discharge head. As described above, since the droplet discharge head and the substrate move in the film forming apparatus, the liquid ejecting head and the substrate are housed in a case called a chamber to ensure the safety of an operator or the like, and provided in the case for the inside of the film forming apparatus. It can be operated by opening the cover (door).
[0003]
Further, for example, a technique disclosed in Patent Literature 1 is provided as a countermeasure for a case where the cover is accidentally opened during operation of the apparatus. According to this technology, when an abnormality such as opening of the cover occurs during operation of the apparatus, the operation of the apparatus is interrupted, and the formation of the color elements is resumed after the abnormality is resolved. By terminating the operation of the apparatus after the formation of the middle color element is completed, a change in the density of the ink droplet due to the interruption of the formation of the color element is prevented, and the variation in the color and the density of the color element is suppressed.
[0004]
However, if the operation of the device is interrupted, the functional liquid in the droplet discharge head may thicken or its physical properties may deteriorate. And there is a problem that the film forming quality is deteriorated. In order to avoid such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163873 discloses that a liquid is stirred by vibrating a meniscus in the vicinity of a nozzle orifice at the time of waiting for droplet discharge to prevent the functional liquid from thickening or deteriorating physical properties. There is disclosed a technique of performing the above.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-9-43423 (paragraphs 0034 to 0040)
[Patent Document 2]
JP-A-9-30007 (paragraphs 0052 to 0068)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described related art has the following problems.
When performing a maintenance operation on the droplet discharge head by opening the cover body of the film forming apparatus, for example, when performing a recovery operation due to clogging of a nozzle of the droplet discharge head, the suction pad is used to perform a recovery operation. If a piezoelectric element such as a piezo element is driven while a liquid is being sucked, a large load is applied to the head (piezoelectric element) when the liquid in the head is sucked, and the head may be damaged. Further, for example, when replacing the droplet discharge head, if the drive voltage is supplied while disconnecting the cable that supplies the drive voltage to the droplet discharge head, there is a possibility that the substrate element of the head is short-circuited and the element is damaged. In addition, there is a possibility that the worker may get an electric shock and die.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and is capable of performing a maintenance operation on a head without applying a large load, a film forming apparatus and a film forming method, a device manufacturing apparatus and a device manufacturing method, and the device. An object is to provide a device manufactured by a manufacturing apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
A film forming apparatus of the present invention is a film forming apparatus that applies a liquid droplet to a predetermined position on a substrate to perform a film forming process on the substrate, and includes a vibration applying apparatus that applies vibration to a liquid material. Detecting a chamber accommodating the droplet discharge head, a first cover body and a second cover body openably and closably provided in the chamber, and an open / closed state of the first and second cover bodies. And a control means for controlling the driving of the vibration applying device based on the detection result of the detection means.
[0009]
According to the present invention, when no liquid droplets are ejected from the liquid droplet ejection head, a vibration (fine vibration) that causes the vibration applying device to not eject the liquid material from the liquid droplet ejection head is applied to the liquid material. Therefore, in the film forming apparatus of the present invention, when the first or second cover body is opened and a maintenance operation such as ink suction or head replacement is performed on the droplet discharge head in the chamber, the liquid material is not discharged. Vibration (fine vibration) can be stopped. For this reason, the maintenance work for the droplet discharge head is performed in a state where vibration is not applied, so that a large load can be prevented from being applied to the droplet discharge head. Further, when it is detected that the maintenance work on the liquid droplet ejection head cannot be performed by closing the first or second cover body, a slight vibration is applied to the liquid material to prevent the liquid material from thickening or deteriorating in physical properties. can do.
[0010]
The first cover body is mainly used for carrying the substrate into and out of the chamber, and the second cover body is mainly used for maintenance of the film forming apparatus. One or a plurality of are provided, and the detecting means may be a detecting means capable of detecting the open / close state of each of the first and second cover bodies.
Further, it is preferable that the control unit stops the drive source of the droplet discharge head when the detection unit detects that at least one of the second cover members is opened. As a result, it is possible to avoid an unexpected situation caused by driving the droplet discharge head and to enhance safety.
[0011]
Preferably, the control means applies the vibration to the liquid based on a detection result when the detection means detects that the second cover body is completely closed. Thus, when the cover is closed, it is possible to immediately apply fine vibration to the liquid material, and it is possible to shorten the stop time of the fine vibration accompanying the maintenance work. When the time for applying the micro-vibration exceeds a predetermined time, it is preferable to discharge a predetermined number of droplets in a flushing area or the like to discharge a liquid material whose viscosity or physical properties may have changed.
[0012]
The device manufacturing apparatus according to the present invention is a device manufacturing method including a film forming process of applying a liquid material discharged from a droplet discharge head to a substrate and performing a film forming process on the substrate. The present invention is characterized in that the above-described film forming apparatus is used. Thus, in the present invention, the maintenance work for the droplet discharge head can be performed in a state in which no vibration is applied, so that a large load can be prevented from being applied to the droplet discharge head.
[0013]
Further, a device of the present invention is characterized by being manufactured by the device manufacturing apparatus described above. Thus, according to the present invention, since the device is manufactured without causing any damage to the device, it is possible to prevent a decrease in productivity during the manufacturing.
[0014]
On the other hand, the film forming method of the present invention is a film forming method including a discharging step of performing a discharging operation of a liquid material from a droplet discharging head, wherein a vibration that does not discharge the liquid material from the droplet discharging head is caused by the liquid material. And controlling the vibration to be applied to the liquid material based on the detection result of the detection means for detecting the open / closed state of the cover of the film forming apparatus.
[0015]
Therefore, in the film forming method of the present invention, when performing the maintenance work on the droplet discharge head, when the detecting means detects that the cover is opened, the vibration (fine vibration) that does not discharge the liquid is stopped. Can be done. For this reason, the maintenance work for the droplet discharge head is performed in a state where vibration is not applied, so that a large load can be prevented from being applied to the droplet discharge head. In addition, when it is detected that the maintenance operation for the droplet discharge head is not performed with the cover closed, the liquid material is subjected to micro-vibration to prevent the liquid material from thickening or deteriorating in physical properties.
[0016]
The device manufacturing method of the present invention is a device manufacturing method including a film forming process of applying a liquid material discharged from a droplet discharge head to a substrate and performing a film forming process on the substrate. The method is characterized in that the film forming process is performed using a method. Thus, in the present invention, the maintenance work for the droplet discharge head can be performed in a state in which no vibration is applied, so that a large load can be prevented from being applied to the droplet discharge head.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a film forming apparatus, a film forming method, a device manufacturing apparatus, a device manufacturing method, and a device of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, it is assumed that the film forming apparatus of the present invention is applied to a filter manufacturing apparatus for manufacturing, for example, a color filter used for a liquid crystal display device using ink as a functional liquid (liquid). explain.
[0018]
FIG. 1 is a schematic external perspective view of a film forming apparatus (droplet discharging apparatus) 10 constituting a filter manufacturing apparatus (device manufacturing apparatus). This filter manufacturing apparatus includes three film forming apparatuses 10 having substantially the same structure, and each of the film forming apparatuses 10 has an ink of each color of R (red), G (green), and B (blue). Is discharged onto the filter substrate.
[0019]
The film forming apparatus 10 includes a base 12, a first moving device 14, a second moving device 16, an electronic balance (weight measuring device) (not shown), a droplet discharging head 20, a capping unit 22, a cleaning unit 24, and the like as a discharging device. The main body of the film forming apparatus is housed in a case (chamber) 3 for preventing access to the running film forming apparatus main body.
[0020]
The case 3 has a first cover body 4 for loading (or unloading) the substrate 48 mainly from the front side to the main body of the film forming apparatus, and a maintenance mainly for inspection and maintenance of the film forming apparatus from the side side. And the second cover body 9 are provided to be openable and closable, respectively. In the vicinity of the first cover body 4, a cover detection means (detection means) 5 composed of a sensor or the like for detecting an open state and a closed state of the first cover body 4 is attached. A cover detecting means (detecting means) 5 including a sensor or the like for detecting the open state and the closed state of the second cover body 9 is attached near the cover body 9. The cover detecting means 5 outputs a signal corresponding to opening and closing of the first cover body 4 and the second cover body 9 to a control means 6 (see a block diagram in FIG. 2) described later.
In the above-described embodiment (FIG. 1), the case in which the number of the second cover body is one has been described. However, for example, a plurality of second cover bodies may be provided for the purpose of various maintenance work related to the film forming apparatus ( See FIG. 6). The detecting means 5 is provided for each one of the cover bodies so that the open / close state of each of the cover bodies can be detected.
In the above-described embodiment, the first cover is provided on the front side and the second cover is provided on the side with respect to the case 3, but the positions of the first cover and the second cover are It may be any one of the front side, the side, the back, and the top. This installation position is appropriately determined from the viewpoint of the specifications of the film forming apparatus, work efficiency, and the like.
[0021]
Referring back to FIG. 1, a first moving device 14, an electronic balance, a capping unit 22, a cleaning unit 24, and a second moving device 16 are provided on a base 12 of the film forming apparatus main body. The first moving device 14 is preferably installed directly on the base 12, and the first moving device 14 is positioned along the Y-axis direction. On the other hand, the second moving device 16 is mounted upright on the base 12 using the columns 16A, 16A, and the second moving device 16 is mounted on the rear portion 12A of the base 12. The X-axis direction of the second moving device 16 is a direction orthogonal to the Y-axis direction of the first moving device 14. The Y axis is an axis along the direction of the front part 12B and the rear part 12A of the base 12. On the other hand, the X-axis is an axis along the left-right direction of the base 12, and each is horizontal.
[0022]
The first moving device 14 has guide rails 40, 40, and the first moving device 14 can employ, for example, a linear motor. The slider 42 of the first moving device 14 of the linear motor type can be positioned by moving in the Y-axis direction along the guide rail 40. The slider 42 includes a motor 44 for the θ axis. The motor 44 is, for example, a direct drive motor, and the rotor of the motor 44 is fixed to a table 46. Thus, when the motor 44 is energized, the rotor and the table 46 can rotate along the θ direction to index the rotation of the table 46.
[0023]
The table 46 positions and holds the substrate 48. Further, the table 46 has a suction holding device 50, and by operating the suction holding device 50, the substrate 48 can be sucked and held on the table 46 through the hole 46 </ b> A of the table 46. The table 46 is provided with a preliminary ejection area 52 for the droplet ejection head 20 to discard or test eject (preliminary ejection) droplets.
[0024]
The second moving device 16 has a column 16B fixed to the columns 16A, 16A. The column 16B has a second moving device 16 of a linear motor type. The slider 60 can be positioned by moving in the X-axis direction along the guide rail 62A, and the slider 60 includes the droplet discharge head 20 as a discharge device.
[0025]
The droplet discharge head 20 has motors 62, 64, 66, and 68 as swing positioning devices. By operating the motor 62, the droplet discharge head 20 can be moved up and down along the Z axis to be positioned. The Z axis is a direction (vertical direction) orthogonal to the X axis and the Y axis. When the motor 64 is operated, the droplet discharge head 20 can be positioned by swinging along the β direction around the Y axis. When the motor 66 is operated, the droplet discharge head 20 can be positioned by swinging in the γ direction around the X axis.
When the motor 68 is operated, the droplet discharge head 20 can be positioned by swinging in the α direction around the Z axis.
[0026]
As described above, the droplet discharge head 20 shown in FIG. 1 can be positioned by linearly moving in the Z-axis direction on the slider 60 and can be positioned by swinging along α, β, and γ. The position or orientation of the ink ejection surface 20P of the head 20 with respect to the substrate 48 on the table 46 side can be accurately controlled. The ink discharge surface 20P of the droplet discharge head 20 is provided with a plurality of nozzles (discharge ports) (not shown) for discharging ink, respectively.
[0027]
The droplet discharge head 20 is, for example, a head using a piezo element (piezoelectric element) as a pressure generating device, and the piezo element is provided for each of a plurality of nozzles. Then, a drive signal is applied to each piezo element under the control of the control means 6 to enlarge or reduce the ink chamber for each nozzle, so that ink ejection from the nozzle can be controlled.
[0028]
FIG. 2 shows a control system relating to the droplet discharge of the droplet discharge head 20.
The control means 6 is connected to a discharge waveform generating means 7 and a micro-vibration waveform generating means 8. The control means 6 responds to the output of the cover detecting means 5 when the second cover body is closed. The driving waveform generated by the waveform generating means 7 or the micro-vibration waveform generating means 8 is applied to each piezo element of the droplet discharge head 20, and when the second cover body is opened, the piezo element is applied to each piezo element. The configuration is such that the application is stopped, and the power supply to each piezo element is cut off as necessary to protect the head.
The overall operation will be described below. First, in a state where a discharge waveform described later is supplied to the droplet discharge head 20 and a film forming operation is being performed, a signal for locking all the cover bodies is output from the control means 6 to the cover body lock means 11, The first cover body and the second cover body cannot be opened. Next, the film forming operation is completed, or the film forming operation is ended by the operation of the control means 6 by the operator, and in a state where a minute vibration waveform described later is supplied to the droplet discharge head 20, the control means 6 A signal for unlocking all the cover members is output to the cover member locking means 11 so that both the first cover member and the second cover member can be opened. However, if the first cover is opened while the droplet discharge head 20 is slightly vibrating, the fine vibration is continued as it is, but if the second cover is opened, the cover detecting means 5 is opened. The micro-vibration is stopped by the signal input to the control means 6 from. Next, when the second cover body is closed, the micro-vibration is restarted by a signal input from the cover detection means 5 to the control means 6.
[0029]
FIG. 3A shows an example of a drive waveform (hereinafter, referred to as an ejection waveform) generated by the ejection waveform generation means 7, and FIG. 3B shows a drive waveform (hereinafter, referred to as the ejection waveform) generated by the fine vibration waveform generation means 8. , Micro vibration waveform). In the ejection waveform, the ink chamber expands at the waveform section a1 having a positive gradient, and the ink chamber is contracted and pressurized by applying the applied voltage Vh at the waveform section a2 having a negative gradient, so that a predetermined amount of ink is ejected. . Similarly, in the fine vibration waveform, the ink chamber expands at the waveform section b1 having a positive gradient, and the ink chamber is reduced and pressurized by applying the applied voltage Vl at the waveform section b2 having a negative gradient. Vl is set to a size such that ink is not ejected from the nozzles. That is, as a vibration characteristic, the meniscus is finely vibrated by applying a voltage having this fine vibration waveform to the piezo element. Here, the piezo element of the pressure generating device is used as a vibration applying device.
[0030]
Returning to FIG. 1, the electronic balance measures, for example, the weight of one ink droplet ejected from the nozzle of the droplet ejection head 20 by using, for example, 5000 droplets from the nozzle of the droplet ejection head 20. Receive ink drops. The electronic balance can measure the weight of one ink drop almost exactly by dividing the weight of the 5000 ink drops by 5000. Based on the measured amount of the ink droplet, the amount of the ink droplet ejected from the droplet ejection head 20 can be optimally controlled.
[0031]
The cleaning unit 24 can perform cleaning of the nozzles and the like of the droplet discharge head 20 regularly or at any time during the filter manufacturing process or during standby. The capping unit 22 is for preventing the ink in the nozzles of the droplet discharge head 20 from drying out, so that the ink discharge surface 20P does not come into contact with the outside air when the filter is not manufactured.
[0032]
The operation of the film forming apparatus 10 having the above configuration will be described below.
After the operator opens the first cover body 4 and feeds the substrate 48 onto the table 46 of the first moving device 14 from the front end side of the table 46, the first cover body 4 is closed. 48 is positioned by being sucked and held with respect to the table 46. Then, the motor 44 is operated to set the end faces of the substrate 48 so as to be parallel to the Y-axis direction.
[0033]
Subsequently, the droplet discharge head 20 moves along the X-axis direction and is positioned above the electronic balance. Then, the designated number of drops (the number of designated ink drops) is ejected. Thus, the electronic balance measures, for example, the weight of 5000 ink drops, and calculates the weight per ink drop. Then, it is determined whether or not the weight of each ink droplet falls within a predetermined appropriate range. If the weight is outside the appropriate range, the voltage applied to the piezo element is adjusted, and the like, so that one ink droplet is obtained. Keep the weight per hit properly.
[0034]
When the weight per ink droplet is proper, the substrate 48 is appropriately moved and positioned in the Y-axis direction from the first moving device 14, and the droplet discharging head 20 is moved by the second moving device 16. It is moved and positioned appropriately in the X-axis direction. Then, the droplet discharge head 20 relatively moves in the Y-axis direction with respect to the substrate 48 after the preliminary discharge of ink from all the nozzles to the preliminary discharge area 52 (absorbing material 54) (actually, the substrate 48 moves in the Y direction with respect to the droplet discharge head 20), and discharges ink from a predetermined nozzle to a predetermined area on the substrate 48 with a predetermined width. When the one-time relative movement between the droplet discharge head 20 and the substrate 48 is completed, the droplet discharge head 20 moves by a predetermined amount in the X-axis direction with respect to the substrate 48, and thereafter, the substrate 48 moves The ink is ejected while moving with respect to. By repeating this operation a plurality of times, ink can be ejected to the entire film forming region to form a film.
[0035]
Here, the control unit 6 applies the piezo element with the voltage of the ejection waveform generated by the ejection waveform generation unit 7 during the ink ejection process on the substrate 48, but otherwise applies the drive waveform applied to the piezo element. Is switched to the micro-vibration waveform generated by the micro-vibration waveform generating means 8. As a result, the ink discharge from the droplet discharge head 20 is stopped, but the ink in the droplet discharge head 20 is agitated by vibrating from the piezo element to vibrate the meniscus, thereby increasing the viscosity and deteriorating the physical properties. Is suppressed.
[0036]
On the other hand, when the maintenance work is performed on the droplet discharge head 20, the second cover body 9 is opened. However, the second cover body 9 is opened and the work on the droplet discharge head 20, for example, the ink suction operation can be performed. In such a state, a signal indicating that the second cover body 9 has been opened is output from the cover detection means 5. When this signal is input, the control means 6 can stop the micro-vibration by the piezo element and shut off the drive source for driving the piezo element as required. As described above, the ink suction operation can be performed without applying a load to the droplet discharge head 20 by stopping the driving of the piezo element.
[0037]
When the maintenance work on the droplet discharge head 20 is completed and the second cover 9 is closed, a signal indicating that the second cover 9 is closed is output from the cover detecting means 5. When this signal is input, the control means 6 activates the driving source of the piezo element as needed, and immediately applies the piezo element with a slight vibration waveform. As a result, the meniscus vibrates finely due to the vibration from the piezo element, whereby the ink in the droplet discharge head 20 is agitated, and the increase in viscosity and deterioration in physical properties until the ink discharge is restarted is suppressed.
[0038]
In addition, in the case where the time during which the ink in the nozzle portion is finely vibrated is long, there is a high possibility that the viscosity increases even when the ink is stirred. Therefore, in such a case, it is preferable to set a threshold value for the time during which the micro-vibration is applied to the ink, and to perform flushing periodically (periodic ejection) when the micro-vibration time exceeds the threshold value. . In addition, if the viscosity of the ink increases due to continuing the micro-vibration even if the threshold value is not exceeded, a step of heating the ink in the head and lowering the viscosity of the ink before discharging the droplet is separately performed. It may be provided.
[0039]
Next, an example of manufacturing a color filter by a film forming process will be described with reference to FIGS.
The substrate 48 shown in FIG. 4 is a transparent substrate that has high mechanical transparency and high light transmittance. As the substrate 48, for example, a transparent glass substrate, acrylic glass, a plastic substrate, a plastic film, and a surface-treated product thereof can be used.
[0040]
For example, as shown in FIG. 5, a plurality of color filter regions 105 are formed in a matrix on a rectangular substrate 48 from the viewpoint of increasing productivity. These color filter regions 105 can be used as color filters suitable for a liquid crystal display device by cutting the glass 48 later. In the color filter region 105, for example, as shown in FIG. 5, each filter element is formed in a predetermined pattern using R ink, G ink, and B ink. As the formation pattern, there are a mosaic type, a delta type, a square type and the like in addition to a conventionally known stripe type as shown in the figure.
[0041]
FIG. 4 shows an example of a process for forming the color filter region 105 on the substrate 48.
In FIG. 4A, a black matrix 110 is formed on one surface of a transparent substrate 48. A resin having no light transmission property (preferably black) is applied to a predetermined thickness (for example, about 2 μm) on a substrate 48 serving as a base of the color filter by a method such as spin coating, and is subjected to photolithography. The black matrix 110 is provided in the form of a matrix by the above method. The smallest display element surrounded by the lattice of the black matrix 110 is a filter element, for example, a window having a width of about 30 μm in the X-axis direction and a length of about 100 μm in the Y-axis direction. After the formation of the black matrix 110, the resin on the substrate 48 is baked by, for example, applying heat with a heater.
[0042]
As shown in FIG. 4B, the ink droplet 99 is supplied to the filter element 112. The amount of the ink droplet 99 is a sufficient amount in consideration of a decrease in the volume of the ink in the heating step. In the heating step of FIG. 4C, when all the filter elements 112 on the color filter are filled with the ink droplets 99, a heating process is performed using a heater. The substrate 48 is heated to a predetermined temperature (for example, about 70 ° C.). As the solvent in the ink evaporates, the volume of the ink decreases. When the volume decreases sharply, the ink discharging step and the heating step are repeated until a sufficient ink film thickness as a color filter is obtained. By this processing, the solvent of the ink evaporates, and finally, only the solid content of the ink remains to form a film.
[0043]
In the protective film forming step of FIG. 4D, heating is performed at a predetermined temperature for a predetermined time in order to completely dry the ink droplet 99. When the drying is completed, a protective film 120 is formed to protect the color filter substrate 48 on which the ink film is formed and to flatten the filter surface. For forming the protective film 120, for example, a method such as a spin coating method, a roll coating method, and a ripping method can be adopted.
[0044]
In the transparent electrode forming step of FIG. 4E, the transparent electrode 130 is formed over the entire surface of the protective film 120 using a recipe such as a sputtering method or a vacuum deposition method. In the patterning step of FIG. 4F, the transparent electrode 130 is further patterned into a pixel electrode corresponding to the opening of the filter element 112. This patterning is unnecessary when a TFT (Thin Film Transistor) or the like is used for driving the liquid crystal. In addition, during the film forming process, it is desirable to wipe the ink ejection surface 20P of the droplet ejection head 20 using the cleaning unit 24 periodically or as needed.
[0045]
As described above, in the present embodiment, when the opening of the second cover body 9 is detected, the driving of the piezo element is controlled to stop applying the fine vibration. In contrast, even when the method is performed, it is possible to prevent a large load from being applied to the droplet discharge head 20. In this case, it is possible to shut off the driving source of the piezo element instead of simply stopping the application of the micro-vibration, so that an unexpected situation due to the driving of the droplet discharge head 20 is avoided and the safety is improved. It becomes possible.
[0046]
In the above-described embodiment, the procedure in which the application of the fine vibration to the ink is restarted when it is detected that the second cover body 9 is closed is described. However, the present invention is not limited to this. When the ink suction operation is performed by the capping unit 22 by driving the driving device, the driving device outputs to the control unit 6 an end signal indicating that the suction operation by the capping unit 22 is completed. Is also good. In this case, it is possible to start applying the micro-vibration to the ink at the same time as the end of the suction operation, and it is possible to shorten the stop time of the micro-vibration accompanying the operation. In FIG. 2, the drive waveforms from the ejection waveform generating means 7 and the fine vibration waveform generating means 8 are selected and output by the control means 6, but the discharge waveform and the fine vibration waveform are made continuous and selected in a time-division manner. It is good.
[0047]
Further, in the above embodiment, the film forming apparatus is configured to be applied to the filter manufacturing apparatus. However, the present invention is not limited to this. For example, the film forming apparatus can be applied to a printer (plotter) for printing and forming films on paper or the like. is there. In this case, the present invention is not limited to a configuration in which ink is ejected by driving a piezo element, but is also applicable to a printer of a system in which ink is ejected using bubbles generated by heating.
[0048]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, in the above embodiment, an R (red) pattern is formed first. Then, the G (green) pattern is formed, and finally the B (blue) pattern is formed. However, the pattern is not limited to this, and the patterns may be formed in another order as needed.
[0049]
Further, the device manufacturing apparatus of the present invention is not limited to manufacturing a color filter for a liquid crystal display device, for example, and can be applied to, for example, an EL (electroluminescence) display device. An EL display device has a configuration in which a thin film containing a fluorescent inorganic or organic compound is sandwiched between a cathode and an anode. Electrons and holes are injected into the thin film and recombined, thereby forming excitons. (Exciton), and emits light by utilizing light emission (fluorescence / phosphorescence) when the exciton is deactivated. Among the fluorescent materials used in such EL display elements, materials that emit red, green, and blue light, that is, a material that forms a light emitting layer and a material that forms a hole injection / electron transport layer are used as inks, and each of the present invention is used as an ink. By patterning on an element substrate such as a TFT using the device manufacturing apparatus described above, a self-luminous full-color EL device can be manufactured. The scope of the device in the present invention includes such an EL device.
[0050]
In this case, for example, similar to the above-described black matrix of the color filter, a resin partition is formed using a resin resist so as to partition each pixel, and the discharged droplets are easily attached to the surface of the lower layer. In addition, in order to prevent the partition from repelling the discharged droplet and mixing with the droplet in the adjacent section, the surface of the substrate is subjected to plasma, UV treatment, coupling, etc. as a process prior to the discharge of the droplet. Perform processing. Thereafter, the film is manufactured through a first film forming step in which a material for forming the hole injection / electron transport layer is supplied as droplets to form a film, and a second film forming step in which a light emitting layer is similarly formed. .
[0051]
The EL device manufactured in this way can be used for segment display and still image display with simultaneous simultaneous light emission, for example, in the low information field such as pictures, characters, and labels, or as a light source having a point, line, or surface shape. Can be. Further, a full-color display device having high luminance and excellent responsiveness can be obtained by using an active element such as a TFT as well as a passively driven display element for driving. Further, if a metal material or an insulating material is provided to the film forming apparatus of the present invention, direct fine patterning of a metal wiring, an insulating film, or the like can be performed, and the present invention can be applied to the production of a novel high-performance device.
[0052]
In the above-described embodiment, for convenience, the droplet ejected head is referred to as a “droplet ejection head”, and the ejected matter is described as “ink”. There is no limitation, and any material may be used as long as it is adjusted so that it can be ejected as droplets from the head. For example, various materials such as the above-described EL device material, metal material, insulating material, and semiconductor material are included. Not even.
[0053]
Further, the film forming apparatus of the present invention is not limited to the use of forming a specific pattern on an object, but is also applicable to the use of covering the entire object such as forming a resist film in a semiconductor device manufacturing process. .
[0054]
Further, the droplet discharge head 20 of the illustrated film forming apparatus has an R (red). G (green). One type of ink of B (blue) can be ejected. Of course, two or three types of ink can be simultaneously ejected.
Although the first moving device 14 and the second moving device 16 of the film forming apparatus 10 use linear motors, the present invention is not limited to this, and other types of motors and actuators can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic external perspective view of a film forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram related to ink ejection of a droplet ejection head.
3A is a diagram showing a discharge waveform, and FIG. 3B is a diagram showing a micro-vibration waveform.
FIGS. 4A to 4F are diagrams showing an example of a procedure for manufacturing a color filter using a substrate.
FIG. 5 is a diagram showing a substrate and a part of a color filter region on the substrate.
FIG. 6 is an external perspective view of a film forming apparatus having a plurality of second cover bodies.
[Explanation of symbols]
3 case (chamber), 4 first cover body, 5 cover detecting means (detecting means), 6 control means, 9 second cover body, 10 film forming apparatus (droplet discharging apparatus), 11 cover body locking means, 20 droplet discharge heads (discharge devices), 48 substrates

Claims (9)

基板の所定位置に液滴を付与して基板に製膜処理を行う製膜装置であって、
液状体に振動を付与する振動付与装置を備えた液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドを収容するチャンバと、
前記チャンバに開閉自在に設けられた第1のカバー体、及び第2のカバー体と、
前記第1及び第2のカバー体の開閉状態を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に基づいて前記振動付与装置の駆動を制御する制御手段とを有することを特徴とする製膜装置。
A film forming apparatus that performs a film forming process on a substrate by applying droplets to a predetermined position of the substrate,
A droplet discharge head including a vibration applying device that applies vibration to the liquid material,
A chamber containing the droplet discharge head;
A first cover body and a second cover body provided in the chamber so as to be openable and closable,
Detecting means for detecting an open / closed state of the first and second cover bodies;
Control means for controlling driving of the vibration applying device based on a detection result of the detection means.
請求項1記載の製膜装置において、
前記第1のカバー体は、主として前記基板を前記チャンバ内に搬入・搬出するために用いられ、
前記第2のカバー体は、主として前記製膜装置のメンテナンスに用いられ、前記第2のカバー体は1つまたは複数設けられ、
前記検知手段は、前記第1及び第2のカバー体の一つ一つの開閉状態を検知可能な検知手段であることを特徴とする製膜装置。
The film forming apparatus according to claim 1,
The first cover body is mainly used for carrying the substrate in and out of the chamber,
The second cover body is mainly used for maintenance of the film forming apparatus, and one or a plurality of the second cover bodies are provided,
The film forming apparatus, wherein the detection means is a detection means capable of detecting an open / close state of each of the first and second cover bodies.
請求項1または2記載の製膜装置において、
前記液滴吐出ヘッドから液滴を吐出しないときに、前記振動付与装置が前記液滴吐出ヘッドから前記液状体を吐出させない振動を前記液状体に付与することを特徴とする製膜装置。
The film forming apparatus according to claim 1 or 2,
A film forming apparatus characterized in that when no liquid droplets are ejected from the liquid droplet ejection head, the vibration applying device imparts vibration to the liquid material so as not to eject the liquid material from the liquid droplet ejection head.
請求項1乃至3のいずれかに記載の製膜装置において、
前記制御手段は、前記検知手段が前記第2のカバー体の内の1つ以上が開いたことを検知したときに、前記振動付与装置の駆動を停止し、前記振動付与装置の駆動源を停止させることが可能であることを特徴とする製膜装置。
The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The control unit stops driving the vibration applying device and stops a driving source of the vibration applying device when the detecting unit detects that one or more of the second cover bodies are opened. A film forming apparatus characterized in that the film forming apparatus is capable of causing the film formation.
請求項1乃至4のいずれかに記載の製膜装置において、
前記制御手段は、前記検知手段が前記第2のカバー体が全て閉じたことを検知したときに、前記振動付与装置の駆動源を作動させることが可能であり、前記振動付与装置の駆動を作動させることを特徴とする製膜装置。
The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The control means can actuate a drive source of the vibration applying device when the detecting means detects that the second cover body is completely closed, and activates the drive of the vibration applying device. A film forming apparatus characterized by performing the following.
液滴吐出ヘッドから吐出された液状体を基板に付与し前記基板に製膜処理を施す製膜装置を備えたデバイス製造装置であって、
前記製膜装置として、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載された製膜装置が用いられることを特徴とするデバイス製造装置。
A device manufacturing apparatus provided with a film forming apparatus that applies a liquid material discharged from a droplet discharge head to a substrate and performs a film forming process on the substrate,
A device manufacturing apparatus, wherein the film forming apparatus according to any one of claims 1 to 5 is used as the film forming apparatus.
請求項6記載のデバイス製造装置により製造されたことを特徴とするデバイス。A device manufactured by the device manufacturing apparatus according to claim 6. 液滴吐出ヘッドから液状体の吐出動作を行う吐出工程を含む製膜方法であって、
前記液滴吐出ヘッドから前記液状体を吐出させない振動を前記液状体に付与するステップと、
製膜装置のカバー体の開閉状態を検知する検知手段の検知結果に基づいて前記液状体に付与する振動を制御するステップとを含むことを特徴とする製膜方法。
A film forming method including a discharge step of performing a liquid material discharge operation from a droplet discharge head,
Applying vibration to the liquid material not to discharge the liquid material from the droplet discharge head,
Controlling a vibration applied to the liquid material based on a detection result of a detection unit that detects an open / closed state of a cover body of the film forming apparatus.
液滴吐出ヘッドから吐出された液状体を基板に付与し前記基板に製膜処理を施す製膜処理工程を含むデバイス製造方法であって、
請求項8に記載された製膜方法を用いて前記製膜処理工程を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
A device manufacturing method including a film forming process of applying a liquid material discharged from a droplet discharge head to a substrate and performing a film forming process on the substrate,
A device manufacturing method, wherein the film forming process is performed using the film forming method according to claim 8.
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