JP2008229530A - 液滴吐出方法及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性の低下を抑制しつつ固形物の成長を抑制する。
【解決手段】基板Ｐが設けられた吐出エリアＩＡにおいて、基板Ｐに対して吐出ヘッドから機能液の液滴を吐出して描画する吐出工程と、吐出エリアＩＡから外れた位置の非吐出エリアＭＡで吐出ヘッドに所定のメンテナンス処理を行うメンテナンス工程と、吐出エリアＩＡと非吐出エリアＭＡとの間で吐出ヘッドを移動させる移動工程とを有する。吐出エリアＩＡで吐出ヘッドに所定の高周波微振動を付与する微振動付与工程を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液滴吐出方法及びデバイス製造方法に関するものである。

従来、各種基材へ吐出ヘッドから液滴（インク）を吐出する液滴吐出装置においては、吐出ヘッドにおけるノズル内部の増粘インクを排出する際にはキャップを用いて負圧吸引する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。また、ノズルプレート面（ノズル面）に付着したインクを除去する際には、ゴムブレードの端面をノズル面に当接させてインクを擦り取る乾式除去方式（特許文献２参照）や、繊維クロスを用いた乾式除去方式、または繊維クロスに溶剤を染み込ませた湿式除去方式が用いられている（例えば特許文献３参照）。

ところが、上記液滴吐出を長期間（長時間）に亘って行った場合、ノズル部に固形物が発生して、その影響で液滴の吐出曲がりが生じる可能性があり、場合によっては上記の技術を用いても除去できない固形物が発生することもある。
そこで、特許文献４や特許文献５には、ヘッドを高周波で微振動させ、インク液にキャビテーションを発生させることにより、当該キャビテーションにより発生した気泡で固化物を破壊または剥離する方法が開示されている。
特開２００３−２７０４２３号公報 特開２００１−１７１１３５号公報 特開平１１−２０７９７７号公報 特開平６−１２２１９８号公報 特開２００２−３６１９０８号公報

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。
固形物の成長はノズル毎に異なっており、例えば８〜２４時間毎の定期的な固形物除去では、固形物が大きく成長してしまい、除去した固形物がノズル口元につまることで吐出曲がりを生じさせる可能性がある。そこで、外部から微振動を付加してノズル口元の固形物を除去することは可能であるが、この固形物除去処理には、数時間（例えば３時間程度）装置を停止させる必要があり、生産性が低下するという問題があった。また、特許文献４、特許文献５に記載された技術では、微振動を付加するためにヘッドをメンテナンスポジションに移動させているため、やはり生産性が低下するという問題は避けられない。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、生産性の低下を抑制しつつ、固形物の成長を抑制できる液滴吐出方法及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。

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。
本発明の液滴吐出方法は、基板が設けられた吐出エリアにおいて、前記基板に対して吐出ヘッドから機能液の液滴を吐出して描画する吐出工程と、前記吐出エリアから外れた位置の非吐出エリアで前記吐出ヘッドに所定のメンテナンス処理を行うメンテナンス工程と、前記吐出エリアと前記非吐出エリアとの間で前記吐出ヘッドを移動させる移動工程とを有し、前記吐出エリアで前記吐出ヘッドに所定の高周波微振動を付与する微振動付与工程を有することを特徴とするものである。
従って、本発明の液滴吐出方法では、吐出ヘッドに付与された高周波微振動に伴う急激な圧力変動に対して機能液の圧力が飽和蒸気圧まで低下してキャビテーションが発生し、このキャビテーションで生じた気泡の衝撃力により、吐出ヘッド内の固形物等を破壊または剥離して除去することができる。このキャビテーションによる固形物の除去に際しては、メンテナンスエリアに吐出ヘッドを移動させることなく、基板に対して機能液の液滴を吐出する吐出エリアにおいて微振動付与工程を実施できるため、吐出ヘッドの移動に伴う時間が消費されて生産性が低下することを抑制できる。また、本発明では、吐出ヘッドの移動に要する時間を大幅に削減できることから、微振動付与工程の周期を短くして頻繁に実施することで可能になり、固形物が成長する前に破壊または剥離して除去することができる。

前記吐出ヘッドとしては、圧力発生室内の前記機能液に所定周波数で圧力を付与する圧電素子を有し、前記微振動付与工程では、前記吐出工程における前記圧電素子の前記所定周波数よりも高い周波数で前記微振動を付与する構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、機能液に対して効果的にキャビテーションを発生させることが可能になる。この場合、前記吐出ヘッドの固有振動数よりも大きな周波数で前記微振動を付与することが好ましい。

また、本発明では、前記微振動付与工程で機能液吸収材の上部で前記微振動を付与することが好ましい。
これにより、本発明では、吐出ヘッドに微振動を付与した際に漏れ出る機能液を機能液吸収材で吸収して、周囲に飛散することを防止できる。

また、上記構成では、前記吐出ヘッドから前記液滴を吐出する吐出面を前記機能液吸収材でワイピング処理する工程を有する手順も好適に採用できる。
これにより、本発明では、微振動付与工程で吐出面に機能液が漏れ出て残渣として付着した場合でも、機能液残渣をワイピングして除去することができ、この機能液残渣に起因した液滴の飛行曲がり等を防止することが可能になる。

上記の場合、微振動付与工程では、前記吐出面に当接させた前記機能液吸収材を介して、前記吐出ヘッドに前記微振動を付与する手順も好適に採用できる。
これにより、本発明では、前記機能液吸収材を介して、前記吐出ヘッドに前記微振動を付与しつつ、機能液吸収材により機能液を吸収するため、機能液の飛散を効果的に防止することができる。

一方、前記吐出ヘッドから前記液滴を吐出する吐出面を、前記機能液吸収材と対向させた状態で前記液滴の予備吐出処理する工程を有する手順も好適に採用できる。
これにより、本発明では、微振動付与工程で吐出ヘッドから漏れ出す機能液を機能液吸収材で吸収して、周囲に飛散することを防止できる。

前記微振動付与工程では、前記吐出面に当接させたキャップ部を介して、前記吐出ヘッドに前記微振動を付与する手順も好適に採用できる。
これにより、本発明では、前記キャップ部を介して、前記吐出ヘッドに前記微振動を付与しつつ、機能液吸収材により機能液を吸収するため、機能液の飛散を効果的に防止することができる。

また、上記構成では、前記吐出ヘッドに前記微振動を付与した後に、前記予備吐出処理を実施する手順を好適に採用できる。
これにより、本発明では、微振動の付与で剥離・除去された固形浮遊物を吐出ヘッドから吐出（排出）することができ、後の吐出工程を安定して実施することが可能になる。

そして、本発明のデバイス製造方法は、先に記載の液滴吐出方法を用いて基板に液滴を吐出してパターンを形成する工程を有することを特徴とするものである。
これにより、本発明のデバイス製造方法では、生産性の低下を抑制しつつ、固形物の成長を抑制できるため、製造コストが抑えられ、また高精度でパターンが形成された高品質のデバイスを製造することが可能になる。

以下、本発明の液滴吐出方法及びデバイス製造方法の実施の形態を、図１ないし図６を参照して説明する。本実施形態では、ワイピング装置により吐出ヘッドに高周波微振動を付与する場合について説明する。

また、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、液滴吐出装置ＩＪの一部を示す斜視図である。図２は、複数の吐出ヘッド３を下側（−Ｚ側）から見た斜視図、図３は、吐出ヘッド３の構造の一例を説明するための断面図である。

液滴吐出装置ＩＪは、機能液の液滴Ｄ（図３参照）を基板Ｐに吐出することによって、基板Ｐにデバイスパターンを形成する。液滴吐出装置ＩＪは、機能液の液滴Ｄを吐出する吐出口（ノズル）１が形成された吐出面（ノズル面）２を有する吐出ヘッド３を備えており、主に基板Ｐに対する液滴Ｄの吐出・描画処理が行われる吐出エリアＩＡと、吐出エリアＩＡから外れ基板Ｐに対する吐出・描画処理を行わない（非吐出）位置に配置され、主に吐出ヘッド３に対するメンテナンス処理が行われるメンテナンスエリア（非吐出エリア）ＭＡとを有している。

本実施形態の液滴吐出装置ＩＪは、複数の吐出ヘッド３を備えたマルチヘッドタイプの液滴吐出装置であり、複数の吐出ヘッド３を支持するキャリッジ部材１１を有する。また、液滴吐出装置ＩＪは、吐出ヘッド３の駆動を制御する駆動回路を含む制御器１２（図２参照）を有する。制御器１２は、液滴吐出装置ＩＪ全体の動作を制御する制御装置１０の指令に基づいて、吐出ヘッド３を駆動する。

吐出ヘッド３は、吐出エリアＩＡにおける第１位置Ａ１と、メンテナンスエリアＭＡにおける第２位置Ａ２との間を、図示しない駆動装置によってＸ方向に移動自在であり、吐出ヘッド３に供給するための機能液を収容する機能液収容装置９（図１参照）に接続されている。

吐出エリアＩＡには、吐出面２と対向する上記第１位置Ａ１を含む所定領域で吐出ヘッド３に対して移動可能であり、Ｙ軸に沿って移動可能な移動テーブル４と、移動テーブル４をＹ軸に沿って移動させる駆動装置８と、移動テーブル４を移動可能に支持する支持面１６を有するベース部材１７とが備えられている。

ベース部材１７の支持面１６は、ＸＹ平面とほぼ平行に設けられている。また、本実施形態においては、ベース部材１７の支持面１６と、その支持面１６と対向する移動テーブル４の対向面との間にエアベアリング４３が形成されている（図４（Ｂ）参照）。移動テーブル４はこの、エアベアリング４３により、支持面１６に対して非接触で支持される。

また、液滴吐出装置ＩＪは、移動テーブル４のＹ軸方向への移動を案内するガイド部材１８を備えている。ガイド部材１８は、Ｙ軸方向に長い棒状の部材であり、支持面１６の上方に配置されている。本実施形態においては、ガイド部材１８の両端は、ガイド部材１８の外側に配置された支持部材１９で支持されている。支持部材１９は、床面２０に支持されている。また、ベース部材１７は、床面２０に支持されている支持部材（図示せず）で支持されている。

本実施形態においては、駆動装置８は、リニアモータを含み、移動テーブル４を移動可能である。駆動装置８は、ガイド部材１８に配置されたリニアモータの固定子２２と、ガイド部材１８と対向する移動テーブル４の対向面に配置されたリニアモータの可動子２３とを有する。制御装置１０は、リニアモータを含む駆動装置８を用いて、移動テーブル４をベース部材１７上で移動可能である。
移動テーブル４の下面には、ガイド部材１８を配置可能な凹部４４（図４（Ｂ）参照）が形成されている。移動テーブル４の凹部４４の内面は、ガイド部材１８と対向する。上述のように、ガイド部材１８には、リニアモータの固定子２２が配置されている。ガイド部材１８と対向する移動テーブル４の凹部４４の内面には、リニアモータの可動子２３が配置される。

また、移動テーブル４には、基板Ｐを保持する基板ステージ４０、ワイピング装置（第２除去装置）６、フラッシング部（予備吐出エリア）７が搭載されているが、これら基板ステージ４０、ワイピング装置６、フラッシング部７の詳細については後述する。
また、本実施形態におけるメンテナンスエリアＭＡには、Ｘ方向に延在するベース部材３０が設けられており、ベース部材３０上には、ベース部材１７（吐出エリアＩＡ）に近い側から、液滴Ｄの重量を測定する重量測定装置７１、ワイピング装置（除去装置）７２、キャッピング装置（吸引装置）７３が設けられている。これら重量測定装置７１、ワイピング装置７２、キャッピング装置７３の詳細についても後述する。

また、液滴吐出装置ＩＪは、吐出エリアＩＡにおける吐出ヘッド３と別の位置に配置され、移動テーブル４に基板Ｐを搬入する動作、及び移動テーブル４から基板Ｐを搬出する動作の少なくとも一方を実行する基板搬送装置２７を備えている。基板搬送装置２７の近傍には、基板Ｐを収容可能な基板収容装置２８が配置されている。

基板搬送装置２７は、Ｙ軸方向に関して第１位置Ａ１と異なる第３位置Ａ３に配置された移動テーブル４に基板Ｐを搬入する動作、及び移動テーブル４から基板Ｐを搬出する動作の少なくとも一方を実行する。第１位置Ａ１と第３位置Ａ３とは、Ｙ軸方向に関して離間して設けられている。本実施形態においては、第１位置Ａ１は、第３位置Ａ３の＋Ｙ側の位置である。移動テーブル４は、吐出ヘッド３の吐出面２と対向する第１位置Ａ１と、基板搬送装置２７の近傍の第３位置Ａ３との間を、ベース部材１７の支持面１６に沿って移動可能である。そして、基板搬送装置２７は、例えば基板収容装置２８に収容されている基板Ｐを、第３位置Ａ３に配置された移動テーブル４に搬入可能である。また、基板搬送装置２７は、第３位置Ａ３に配置された移動テーブル４より基板Ｐを搬出し、基板収容装置２８に収容可能である。

続いて、図２及び図３を参照しながら、吐出ヘッド３について説明する。
本実施形態の吐出ヘッド３は、ピエゾ素子（圧電素子）３３に所定の駆動信号を供給して、そのピエゾ素子３３を変形させることによって、機能液を収容した空間３４の圧力を可撓性の振動板（膜）３５を介して変動させ、その圧力の変動を利用して、吐出口１より機能液の液滴Ｄを吐出する、いわゆる電気機械変換方式の吐出ヘッドである。制御器１２は、制御装置１０の指令に基づいて、吐出ヘッド３を駆動する。制御器１２は、吐出ヘッド３のピエゾ素子３３に所定の駆動信号を供給して、その駆動信号に応じた大きさの液滴Ｄを吐出口１のそれぞれより吐出可能である。

図２に示すように、本実施形態の液滴吐出装置ＩＪは、複数の吐出ヘッド３を有している。吐出ヘッド３は、キャリッジ部材１１にＸ軸方向に沿って複数（図２では６個）配列された列がＹ軸方向に間隔をあけて２列で支持されている。吐出ヘッド３は、機能液の液滴Ｄを吐出する吐出口（吐出ノズル）１が形成された吐出面（ノズル形成面）２を有する。吐出面２は、所定方向に長い形状（本実施形態においてはほぼ長方形状）を有する。吐出口１は、吐出面２において、所定方向（吐出面２の長手方向）に沿って複数形成されている。本実施形態においては、複数の吐出口１が並ぶ所定方向は、ＸＹ平面内においてＸ軸方向に対して傾斜する方向である。

図３に示すように、吐出ヘッド３は、ヘッド本体３６と、ヘッド本体３６の下端に配置されたプレート部材（ノズルプレート）３７とを有している。吐出口１は、プレート部材３７に形成されている。プレート部材３７は、上下方向に貫通する孔を複数有している。吐出口１は、その孔の下端に配置されている。吐出面２は、プレート部材３７に配置されている。

本実施形態においては、吐出ヘッド３（プレート部材３７）の吐出面２は、下側（−Ｚ側）に向いている。吐出ヘッド３からの液滴Ｄが吐出（供給）される基板Ｐの表面は、吐出ヘッド３の吐出面２と対向するように、上側（＋Ｚ側）に向いている。移動テーブル４には、基板Ｐの表面が上側（＋Ｚ側）を向くように、基板Ｐが保持されている。また、吐出ヘッド３の吐出面２は、ＸＹ平面とほぼ平行である。移動テーブル４には、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐが保持されている。制御装置１０は、吐出ヘッド３の吐出面２と移動テーブル４に保持された基板Ｐの表面とを所定距離（プラテンギャップ）Ｄ１だけ離して対向させた状態で、その所定距離Ｄ１を維持しつつ、吐出口１より基板Ｐに液滴Ｄを吐出させる。

また、吐出ヘッド３は、プレート部材３７（吐出口１）の上方に形成されたキャビティ（空間）３４と、キャビティ３４の上方に配置された可撓性の板（振動板）３５と、振動板３５の上方に配置されたピエゾ素子３３とを有する。キャビティ３４は、複数の吐出口１のそれぞれに対応するように複数形成されている。キャビティ３４は、流路を介して機能液収容装置９と接続される。キャビティ３４は、機能液収容装置９からの機能液を収容し、吐出口１に供給する。

振動板３５は、上下方向に振動することによって、キャビティ３４の圧力（容積）を変動可能である。ピエゾ素子３３は、振動板３５を上下方向に振動可能である。ピエゾ素子３３は、複数の吐出口１のそれぞれに対応するように複数配置されている。ピエゾ素子３３は、制御器１２からの駆動信号に基づいて振動板３５を振動させ、キャビティ３４の圧力を変動させることによって、吐出口１より機能液の液滴Ｄを吐出させる。

また、制御器１２は、例えば特開２００１−５８４３３号公報に開示されているように、ピエゾ素子３３に供給する駆動信号（駆動波形）を調整して、吐出口１のそれぞれから吐出される液滴Ｄの量（大きさ、体積）を調整可能である。

図１に示すように、本実施形態の液滴吐出装置ＩＪは、複数の吐出ヘッド３を、それら複数の吐出ヘッド３の位置がほぼ動かないように保持する保持装置３８を備えている。保持装置３８は、キャリッジ部材１１と、そのキャリッジ部材１１を支持する支持機構３９とを含む。本実施形態においては、支持機構３９は、キャリッジ部材１１を微動可能なアクチュエータを含む。支持機構３９は、キャリッジ部材１１を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に微動可能である。本実施形態では、これら保持装置３８、支持機構３９、キャリッジ部材１１が吐出ヘッド３とともに、上述した図示しない駆動装置によってＸ方向に移動自在である。

次に、図４を参照しながら、移動テーブル４上に設けられた基板ステージ４０について説明する。図４（Ａ）は、移動テーブル４及び基板ステージ４０を示す斜視図、図４（Ｂ）は、移動テーブル４及び基板ステージ４０を−Ｙ側から見た側面図である。

基板ステージ４０は、液滴Ｄでパターンが形成される基板Ｐを保持しながら移動可能であり、移動テーブル４に搭載され、基板Ｐを保持する保持機構４１を有するホルダ部材４２を備えている。基板ステージ４０のホルダ部材４２は、基板Ｐの表面と吐出ヘッド３の吐出面２とが対向するように、且つ、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。そして、固定子２２及び可動子２３を含む駆動装置８は、移動テーブル４をＹ軸方向に移動可能であり、移動テーブル４のＹ軸方向への移動に伴って、その移動テーブル４に搭載されているホルダ部材４２（基板Ｐ）も一体的にＹ軸方向に移動する。

本実施形態においては、移動テーブル４とホルダ部材４２との間には、複数のアクチュエータ４５が配置されている。アクチュエータ４５は、例えばピエゾ素子を含む。制御装置１０は、これらアクチュエータ４５を制御することによって、移動テーブル４上で、基板Ｐを保持したホルダ部材４２を移動（微動）可能である。本実施形態においては、基板Ｐを保持したホルダ部材４２は、アクチュエータ４５によって、移動テーブル４上で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動（微動）可能である。

吐出ヘッド３から吐出された液滴Ｄを基板Ｐに供給するために、制御装置１０は、駆動装置８を用いて移動テーブル４を移動させて、吐出ヘッド３の吐出面２と対向する第１位置Ａ１に、基板ステージ４０（ホルダ部材４２）に保持されている基板Ｐを配置する。また、制御装置１０は、移動テーブル４とホルダ部材４２との間に配置されているアクチュエータ４５を用いて、吐出面２の吐出口１から吐出された液滴Ｄが基板Ｐの所定位置に供給されるように、吐出ヘッド３の吐出面２とホルダ部材４２に保持されている基板Ｐの表面との間の距離（プラテンギャップ）、傾斜方向（θＸ、θＹ方向）の位置関係、及び回転方向（θＺ方向）の位置関係を調整する。

また、本実施形態においては、吐出ヘッド３の吐出面２と対向可能なホルダ部材４２の上面のうち、基板Ｐを保持する保持機構４１のＹ軸方向両側には、フラッシング領域４６が設けられている。フラッシング領域４６は、吐出ヘッド３の吐出口２から吐出された液滴Ｄを吸収可能な多孔部材の上面で形成されている。多孔部材は、例えばスポンジ状の部材を含む。制御装置１０は、吐出ヘッド３より基板Ｐに液滴Ｄを供給する前に、吐出ヘッド３の吐出口１とホルダ部材４２のフラッシング領域４６とを対向させた状態で、吐出口１より液滴Ｄを予め吐出する動作、いわゆるフラッシング動作を実行させる。

また、第１移動体４は、基板Ｐを加熱する加熱装置４７を有する。加熱装置４７は、ホルダ部材４２に設けられている。制御装置１０は、ホルダ部材４２の加熱装置４７を用いて、そのホルダ部材４２に保持されている基板Ｐを加熱可能である。
液滴吐出装置ＩＪは、加熱装置４７を用いて基板Ｐを加熱しつつ、その加熱された基板Ｐに吐出ヘッド３の吐出口１より液滴Ｄを供給することによって、基板Ｐに接触した液滴Ｄを瞬時に乾燥可能である。

次に、図１及び図５を参照しながら、ワイピング装置６について説明する。図５は、ワイピング装置６を−Ｙ側から見た図である。ワイピング装置６は、吐出ヘッド３の吐出面２に付着した異物（主に機能液及びその固形物）を払って除去するものであり、移動テーブル４上に設けられている。

ワイピング装置６は、吐出ヘッド３の吐出面２と対向した状態で、吐出面２に対して相対的に移動可能なワイピング面５６を有するワイピング部材５７と、ワイピング部材５７のワイピング面５６を送って移動させるための駆動機構（送り機構）５８と、ワイピング部材５７及び駆動機構５８を収容するハウジング部材５９とを有する。

ワイピング部材５７の少なくとも一部は、吐出ヘッド３と対向可能なハウジング部材５９の上面に形成された開口６０より露出（突出）しており、吐出ヘッド３の吐出面２と対向可能である。ワイピング装置６は、吐出ヘッド３の吐出面２とワイピング部材５７のワイピング面５６とを対向（当接）させた状態で、吐出面２に対してワイピング部材５７のワイピング面５６を移動させることによって、そのワイピング面５６で吐出ヘッド３の吐出面２に付着している異物を払う（除去する）ことができる。

本実施形態においては、ワイピング部材５７はシート状のクロス材であり、図２に示したＹ方向に２列に配列された吐出ヘッド３に対して一括的に当接可能な幅を有している。ワイピング部材５７は、液体を吸収可能な材料で形成されている。ワイピング部材５７は、例えば不織布を含む。なお、ワイピング部材５７は、例えばポリエステル等の織布であってもよい。液体を吸収可能な材料でワイピング部材５７を形成することによって、吐出ヘッド３の吐出面２に付着している異物が液滴である場合、その液滴（異物）を良好に除去できる。

ワイピング部材５７のワイピング面５６を移動するための駆動機構５８は、ワイピング部材５７を支持しながら回転する複数のローラを有する。駆動機構５８は、ハウジング部材５９の内側に配置され、シート状のワイピング部材５７を繰り出す繰り出しローラ６１と、ワイピング部材５７を巻き取る巻き取りローラ６２と、吐出ヘッド３の吐出面２に最も近い位置に配置され、吐出ヘッド３の吐出面２と対向するワイピング部材５７のワイピング面５６と反対側の面を支持する支持ローラ６３とを有する。繰り出しローラ６１、及び巻き取りローラ６２のそれぞれは、回転モータ等のアクチュエータ６４、６５によって回転する。ワイピング装置６は、アクチュエータ６４、６５を制御して、ワイピング部材５７のワイピング面５６を所定速度で移動（走行）させる。また、駆動機構５８は、ワイピング部材５７の移動（走行）を案内するガイドローラ、及びワイピング部材５７の張力を調整可能なテンションローラを備える。

また、上述の基板ステージ４０と同様に、移動テーブル４とハウジング部材５９との間には複数のアクチュエータ６７が配置されている。制御装置１０は、これらアクチュエータ６７を制御することによって、移動テーブル４上で、ハウジング部材５９を移動（微動）可能である。本実施形態においては、ハウジング部材５９は、アクチュエータ６７によって、移動テーブル４上で、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に移動可能である。本実施形態では、アクチュエータ６７は、例えばピエゾ素子を備えており、Ｚ軸方向に高周波で変位することにより、ハウジング部材５９に対して高周波微振動を付与可能となっている。
また、ワイピング装置６のワイピング部材５７及びローラを含む駆動機構５８は、ハウジング部材５９の移動に伴って、移動テーブル４上で、ハウジング部材５９と一体的に移動する。

ワイピング部材５７で吐出ヘッド３の吐出面２の異物を払うために、制御装置１０は、駆動装置８を用いて移動テーブル４を移動して、吐出ヘッド３の吐出面２と対向する第１位置Ａ１に、ワイピング装置６を配置する。
そして、制御装置１０は、アクチュエータ６７を用いて、ワイピング面５６で吐出面２の異物を払うことができるように、ハウジング部材５９をＺ軸方向に移動してワイピング面５６を吐出面２に当接させる。そして、制御装置１０は、繰り出しローラ６１、及び巻き取りローラ６２を駆動して、吐出ヘッド３の吐出面２に対してワイピング部材５７のワイピング面５６を移動（走行）させるとともに、ハウジング部材５９をＸ方向に移動させる。これにより、ワイピング装置６は、吐出ヘッド３の吐出面２に付着している異物を順次払う（除去する）ことができる。

なお、メンテナンスエリアＭＡに設けられたワイピング装置７２は、ワイピング装置６とほぼ同様の構成を有しているため、図５に対応する符合を付し、ここではその説明を省略する。

フラッシング部７は、吐出ヘッド３によるフラッシングが定期的に行われるものであり、ワイピング装置６の＋Ｙ側に設けられ、移動テーブル４の移動により当該ワイピング装置６及び基板ステージ４０と一体的に移動する。このフラッシング部７の吐出面３と対向する側には、フラッシング領域４６と同様に、液滴Ｄを吸収可能な多孔材からなる吸収材１５が枠部１４に囲まれて敷設されている。

メンテナンスエリアＭＡに配設された重量測定装置７１は、液滴Ｄを吸収可能な多孔材からなる吸収材を有し、各吐出ヘッド３から吐出された所定滴数の液状体の液滴Ｄの重量を電子天秤等を用いて、吐出ヘッド３毎に測定することにより、規定の液滴吐出量を得るためのヘッド駆動電圧を、直線近似等の手法により逆算し、この駆動電圧を製膜処理（描画処理）時の電圧として設定することができる。

次に、キャッピング装置７３について説明する。
図６は、キャッピング装置７３を−Ｘ側から見た図である。
キャッピング装置７３は、吐出ヘッド３の吐出面２を覆うキャップ部材４８を備えている。キャップ部材４８は、吐出ヘッド３と対向可能な上面と、その上面に形成され、吐出ヘッド３の吐出面２との間で密閉された空間４９を形成可能なキャップ部５０とを有している。キャップ部５０は、キャップ部材４８の上面に形成された凹部（溝）を含み、その凹部によって、吐出ヘッド３の吐出面２との間で空間４９を形成可能である。キャップ部５０は、複数の吐出ヘッド３のぞれぞれに対応するように、複数設けられている。

また、キャッピング装置７３は、キャップ部（凹部）５０の底部に形成され、空間４９の流体を吸引可能な吸引口５３と、吸引口５３と流路５４を介して接続された真空システム５５とを有している。

ベース部材３０とキャップ部材４８との間には複数のアクチュエータ５２が配置されている。制御装置１０は、これらアクチュエータ５２を制御することによって、ベース部材３０上で、キャップ部材４８を移動（微動）可能である。本実施形態においては、キャップ部材４８は、アクチュエータ５２によって、ベース部材３０上で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動（微動）可能である。

キャップ部材４８で吐出ヘッド３の吐出面２を覆うために、制御装置１０は、駆動装置８を用いて吐出ヘッド３を移動させて、吐出ヘッド３の吐出面２とキャップ部材４８とが対向する第２位置Ａ２に吐出ヘッド３を配置する。そして、制御装置１０は、アクチュエータ５２を用いて、吐出ヘッド３の吐出面２とキャップ部材４８のキャップ部５０との間に空間４９が形成されるように、キャップ部材４８を＋Ｚ方向に移動する。これにより、吐出面２に配置された吐出口１が空間４９内に密閉されることになる。

キャッピング装置７３は、吐出ヘッド３の吐出面２とキャップ部５０との間で空間４９を形成した状態で、真空システム５５を駆動することによって、空間４９を負圧にすることによって、キャビティ３４等、吐出ヘッド３の内部の機能液を、吐出口１を介して吸引可能である。すなわち、キャッピング装置７３は、空間４９の流体を吸引することによって、吐出ヘッド３の内部において、吐出口１に向かう機能液の流れを生成し、また、吐出口１内の増粘した機能液を当該吐出口１から排出することができる。

なお、上記キャッピング装置７３は、主に吐出ヘッド３の機能液を吸引する吸引機能を有するが、吐出面２（吐出口１）の乾燥を抑制する機能（保湿機能）を有していてもよい。例えば、キャップ部５０の内側に湿った多孔部材（メッシュ部材）を配置し、その湿った多孔部材を含むキャップ部５０と吐出ヘッド３の吐出面２とを対向させることによって、吐出面２の乾燥を抑制できる。すなわち、吐出面２とキャップ部５０とで形成される空間４９の内側に、湿った多孔部材を配置することによって、吐出面２の乾燥を抑制することも可能である。

続いて、上記構成の液滴吐出装置ＩＪを用いてデバイスを製造する手順の一例について説明する。
制御装置１０は、駆動装置８を制御して移動テーブル４を移動させ、第３位置Ａ３に基板ステージ４０を位置決めする。そして、制御装置１０は、基板搬送装置２７を用いて、第３位置Ａ３に配置された基板ステージ４０に基板Ｐを搬入する。この後、制御装置１０は、駆動装置８を制御して移動テーブル４を移動させ、基板Ｐを保持した基板ステージ４０を、吐出ヘッド３の直下の第１位置Ａ１に移動させる。

そして、制御装置１０は、制御器１２及び駆動装置８を制御して、フラッシング領域４６に対してフラッシング（予備吐出）を行った後に、基板ステージ４０上の基板Ｐを吐出ヘッド３の吐出口１に対してＹ軸方向に相対移動させつつ、吐出ヘッド３の吐出口１より、基板Ｐに液滴Ｄを吐出（供給）して描画する（吐出工程）。これにより、基板Ｐには、液滴Ｄにより所定のパターンが形成される。制御装置１０は、加熱装置４７で基板Ｐを加熱しつつ、その基板Ｐに液滴Ｄを吐出する。

なお、液滴吐出装置ＩＪにおいては、基板ステージ４０上の基板Ｐを吐出ヘッド３の吐出口１に対してＹ軸方向に相対移動させつつ吐出ヘッド３の吐出口１より基板Ｐに液滴Ｄを吐出（供給）する動作を複数回繰り返してもよい。例えば、基板Ｐを＋Ｙ方向に移動しつつ液滴Ｄを吐出する動作と、基板Ｐを−Ｙ方向に移動しつつ液滴Ｄを吐出する動作とを複数回繰り返してもよい。また、例えば特開２００４−１４６７９６号公報等に開示されているように、基板ＰのＹ軸方向への移動毎に、基板ＰのＸ軸方向に関する位置を僅かな距離（例えば１つのピクセル分）だけ変化させてもよい。これらの場合も、吐出口１からの液滴Ｄの吐出量を安定させるために、フラッシング領域４６に対してフラッシング（予備吐出）を適宜行うことが好ましい。

ここで、上記吐出ヘッド３からの液滴Ｄの吐出が続くと、吐出ヘッド３内で機能液を含む固形物が生じる可能性がある。そのため、本実施形態では固形物を除去、及び発生した固形物の成長を防止するために、短サイクルで固形物除去処理として、吐出ヘッド３に対して高周波微振動を付与する。

具体的には、基板Ｐに対する吐出処理が所定量（例えば１枚毎、１００枚毎、１回の相対移動毎）完了する毎に、移動テーブル４を移動させて、吐出ヘッド３の吐出面２をフラッシング部７に対向させる。そして、吸収材１５の上部にて吐出ヘッド３に高周波微振動を付与する（微振動付与工程）。

このとき、吐出ヘッド３に付与する微振動としては、付与された高周波微振動に伴う急激な圧力変動に対して機能液の圧力が飽和蒸気圧まで低下してキャビテーションを発生させる周波数であり、吐出ヘッド３の固有振動数よりも大きな周波数が好ましく、ここでは２０〜１００ｋＨｚで付与する。これにより、吐出ヘッド３内の機能液でキャビテーションが発生し、このキャビテーションで生じた気泡の衝撃力により、吐出ヘッド３内の固形物等は破壊または剥離する。また、この吐出ヘッド３に対する微振動付与に際して、吐出口１から機能液が飛び散ることがあるが、吐出ヘッド３が機能液吸収材であるフラッシング部７の吸収材１５の上部に位置することから、吐出口１から飛び散った機能液は吸収材１５に速やかに吸収され、周囲に飛散することを防止できる。

また、吐出ヘッド３に対する微振動付与に際して吐出口１から漏れ出て吐出面２に付着した機能液を除去するために、引き続いてワイピング処理を実行する。すなわち、駆動機構５８によりワイピング部材５７を走行させるとともに、ハウジング部材５９をＸ方向に移動させることにより、吐出ヘッド３の吐出面２に付着している機能液の残渣等の異物を順次払う（除去する）。また、機能液の吐出が継続された場合、機能液のミストが吐出面２に付着して、吐出口１の周囲にゲル化物が発生し、穴サイズ減少に伴う吐出重量の減少、吐出口１の真円形状が歪になることによる液滴の飛び散り、飛行曲がりによる着弾位置異常（基板内混色）等の不具合を生じさせる可能性があるが、上述した短サイクルのワイピング処理を実施することにより、このような機能液のミストに起因した不具合を回避することができる。

なお、ワイピング装置６によるワイピング処理を実施するタイミングとしては、一定の時間毎や一定の液滴吐出量毎に行うものでもよいし、例えばワイピング装置６に吐出面２に検知光を照射し、その反射光を受光する光学センサを設け、反射光の強度がしきい値以下に低下した際に、吐出面２に機能液の残渣が付着して検知光を乱反射させているものと判断してワイピング処理を開始する構成としてもよい。

上記微振動付与処理及びワイピング処理が完了すると、続いてフラッシング処理を実施する。
具体的には、制御装置１０は、駆動装置８を制御して移動テーブル４を移動させ、吐出ヘッド３の吐出面２と対向する第１位置Ａ１にフラッシング部７を位置決めする。この後、吐出ヘッド３からフラッシング部７の吸収材１５に対して液滴Ｄを、例えば数万滴予備吐出（フラッシング）させることにより、微振動付与工程で剥離され吐出ヘッド３の内部に残存していた固化浮遊物が吐出される。また、このフラッシング処理を実施することで、ワイピング処理により変化したメニスカス位置をリセットすることができる。このように、メニスカス位置が安定したら、上記と同様に基板ステージ４０を第１位置Ａ１に位置決めして、液滴吐出処理を実施する。なお、フラッシング処理は、フラッシング部７ではなく、基板ステージ４０のフラッシング領域４６で実施してもよい。

そして、基板Ｐに対する液滴Ｄの吐出動作が終了した後、制御装置１０は、基板ステージ４０から基板Ｐを搬出するために、駆動装置８を制御して、移動テーブル４を介して基板ステージ４０を第３位置Ａ３に移動させる。そして、制御装置１０は、基板搬送装置２７を用いて、第３位置Ａ３に配置された基板ステージ４０から基板Ｐを搬出するとともに、その基板ステージ４０に新たな基板Ｐを搬入する。

一方、基板Ｐに対する所定量の液滴吐出処理が完了すると、吐出ヘッド３に対するメンテナンス処理を実施する。
具体的には、まず吐出エリアＩＡにあった吐出ヘッド３を−Ｘ方向へ移動させて、メンテナンスエリアＭＡにおけるキャッピング装置７３と対向する第２位置Ａ２に移動させ（移動工程）、吐出ヘッド３の吐出面２とキャップ部材４８のキャップ部５０との間に空間４９が形成されるように、アクチュエータ５２を用いてキャップ部材４８を＋Ｚ方向に移動する。これにより、吐出面２に配置された吐出口１が空間４９内に密閉される。そして、真空システム５５を駆動することによって、空間４９を負圧にすることによって、キャビティ３４等、吐出ヘッド３の内部の機能液を、吐出口１を介して吸引する。これにより、吐出口１内の増粘した機能液を当該吐出口１から排出させ、吸引口５３及び流路５４を介して排出することができる。

吐出面２に対するキャッピング処理が完了すると、吐出ヘッド３をワイピング装置７２と対向する位置に位置決めする。そして、ワイピング装置７２におけるアクチュエータ６７を作動させてハウジング部材５９を＋Ｚ側に上昇させ、ワイピング面５６を吐出面２に当接させる。この後、駆動機構５８によりワイピング部材５７を走行させるとともに、ハウジング部材５９をＸ方向に移動させることにより、吐出ヘッド３の吐出面２に付着している機能液の残渣等の異物を順次払う（除去する）ことができる。

吐出面２に対するワイピング処理が完了すると、吐出ヘッド３を重量測定装置７１と対向する位置に位置決めする。そして、重量測定装置７１に対して各吐出ヘッド３から所定数の液滴Ｄを吐出させ、吐出ヘッド３毎に液滴の重量を測定する。これにより、規定の液滴吐出量を得るためのヘッド駆動電圧を、直線近似等の手法により逆算し、この駆動電圧を液滴吐出処理（描画処理）時の電圧として設定することができる。
このようにメンテナンス処理が施された吐出ヘッド３は、吐出エリアＩＡに移動して、液吐出処理を再開することができる。

以上説明したように、本実施の形態では、メンテナンスエリアＭＡではなく、吐出エリアＩＡにて吐出ヘッド３に高周波微振動を付与して固形物を破壊・剥離しているため、吐出ヘッド３をメンテナンスエリアＭＡに移動させる必要がなくなり、吐出ヘッド３の移動に伴う時間が消費されて生産性が低下することを抑制しつつ、吐出ヘッド３内に残存する固形物に起因して生じる飛行曲がり等の不具合を回避することが可能になるとともに、吐出ヘッド３の高寿命化も図ることができる。また、本実施形態では、吐出エリアＩＡにて微振動付与工程を容易に実施できるため、吐出処理中に短サイクルで頻繁に微振動を付与することが可能になり、固形物が成長して吐出口１を塞ぐ等の不具合も回避することができる。

加えて、本実施形態では、微振動付与処理をフラッシング部７の上部で実施しているため、微振動付与に伴って機能液が周囲に飛散してしまうことを効率的に防止することができる。さらに、本実施形態では、微振動付与処理に続いてワイピング処理を実施するため、吐出ヘッド３の吐出面２に付着している機能液の残渣等の異物を除去することができ、穴サイズ減少に伴う吐出重量の減少、吐出口１の真円形状が歪になることによる液滴の飛び散り、飛行曲がりによる着弾位置異常（基板内混色）等の不具合を回避できる。また、機能液残渣により吐出口１が塞がれないため、必要以上に機能液を吐出する必要がなくなり、機能液の消費量も低減することができる。

さらに、本実施形態では、微振動付与処理及びワイピング処理後に液滴のフラッシング処理（予備吐出処理）を実施しているため、微振動付与工程で剥離され吐出ヘッド３の内部に残存していた固化浮遊物を吐出することができ、また、このフラッシング処理を実施することで、ワイピング処理により変化したメニスカス位置をリセットすることができ、機能液の吐出量が安定した高精度の吐出処理を実現することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、フラッシング部７の上部で吐出ヘッド３に微振動を付与する構成としたが、フラッシング部７の枠部１４をキャップ部として吐出面２またはキャリッジ部材１１に当接させ、アクチュエータの作動によりこの枠部１４を介して吐出ヘッド３に微振動を付与してもよい。また、ワイピング装置６の上部で吐出ヘッド３に微振動を付与する構成としてもよい。

また、微振動を付与するタイミングも、例えば吐出ヘッド３の近傍に微振動付与装置を配設し、基板搬送装置２７により基板Ｐを交換している空き時間を利用して吐出ヘッド３に微振動を付与したり、当該空き時間にピエゾ素子３３を駆動して吐出ヘッド３に微振動を付与する手順を採ることにより、より効率的な固形物除去を実施することが可能になる。

また、上記実施形態では、基板ステージ４０、ワイピング装置６及びフラッシング部７が移動テーブル４によって一体的に移動する構成としたが、これに限られるものではなく、個別に移動手段を設け、互いに独立して移動する構成としてもよい。

また、基板としては、ガラス基板、半導体ウエハ等、製造するデバイスに応じて、適宜選択可能である。また、例えば特開２００６−１１４５９３号公報、特開２００６−２６１１４６号公報等に開示されているような、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）多層回路基板を形成するための基板であって、焼成前のＬＴＣＣ基板（グリーンシート）を用いてもよい。
機能液としては、カラーフィルタに用いられる着色インクや、例えば特開２００５−３４８３７号公報に開示されているような、導電性微粒子を所定の分散媒に分散したものを用いることができる。使用される機能液の導電性微粒子としては、例えば特開２００５−３４８３７号公報等に開示されているような、金、銀、銅、パラジウム、及びニッケル等の金属微粒子であってもよいし、導電性ポリマーであってもよい。また、使用される分散媒も、導電性微粒子に応じて適宜選択可能である。また、配線パターンのみならず、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）の少なくとも一部を形成することもできる。

また、液滴吐出装置を用いて製造可能なデバイスとしては、回路基板に限られず、例えばカラーフィルタ、配向膜等、液晶装置の少なくとも一部を形成することができるし、有機ＥＬ装置の少なくとも一部を形成することもできる。

液滴吐出装置ＩＪの一部を示す斜視図である。 複数の吐出ヘッド３を下側（−Ｚ側）から見た斜視図である。 吐出ヘッド３の構造の一例を説明するための断面図である。 基板ステージを示す（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）は側面図である。 ワイピング装置６を−Ｙ側から見た図である。 キャッピング装置７３を−Ｘ側から見た図である。

符号の説明

Ｄ…液滴、 ＩＡ…吐出エリア、 ＩＪ…液滴吐出装置、 ＭＡ…メンテナンスエリア（非吐出エリア）、 Ｐ…基板、 １…吐出口（ノズル）、 ２…吐出面（ノズル面）、 ３…吐出ヘッド、 ６…ワイピング装置、 ７…フラッシング部（予備吐出エリア）、 ３３…ピエゾ素子（圧電素子）、 ４０…基板ステージ、 ５７…ワイピング部材（機能液吸収材）

Claims (11)

1. 基板が設けられた吐出エリアにおいて、前記基板に対して吐出ヘッドから機能液の液滴を吐出して描画する吐出工程と、
   前記吐出エリアから外れた位置の非吐出エリアで前記吐出ヘッドに所定のメンテナンス処理を行うメンテナンス工程と、
   前記吐出エリアと前記非吐出エリアとの間で前記吐出ヘッドを移動させる移動工程とを有し、
   前記吐出エリアで前記吐出ヘッドに所定の高周波微振動を付与する微振動付与工程を有することを特徴とする液滴吐出方法。
2. 請求項１記載の液滴吐出方法において、
   前記吐出ヘッドは、圧力発生室内の前記機能液に所定周波数で圧力を付与する圧電素子を有し、
   前記微振動付与工程では、前記吐出工程における前記圧電素子の前記所定周波数よりも高い周波数で前記微振動を付与することを特徴とする液滴吐出方法。
3. 請求項２記載の液滴吐出方法において、
   前記吐出ヘッドの固有振動数よりも大きな周波数で前記微振動を付与することを特徴とする液滴吐出方法。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の液滴吐出方法において、
   前記微振動付与工程では、機能液吸収材の上部で前記微振動を付与することを特徴とする液滴吐出方法。
5. 請求項４記載の液滴吐出方法において、
   前記吐出ヘッドから前記液滴を吐出する吐出面を前記機能液吸収材でワイピング処理する工程を有することを特徴とする液滴吐出方法。
6. 請求項５記載の液滴吐出方法において、
   前記微振動付与工程では、前記吐出面に当接させた前記機能液吸収材を介して、前記吐出ヘッドに前記微振動を付与することを特徴とする液滴吐出方法。
7. 請求項５または６記載の液滴吐出方法において、
   前記吐出ヘッドに前記微振動を付与した後に、前記ワイピング処理を実施することを特徴とする液滴吐出方法。
8. 請求項４記載の液滴吐出方法において、
   前記吐出ヘッドから前記液滴を吐出する吐出面を、前記機能液吸収材と対向させた状態で前記液滴の予備吐出処理する工程を有することを特徴とする液滴吐出方法。
9. 請求項８記載の液滴吐出方法において、
   前記微振動付与工程では、前記吐出面に当接させたキャップ部を介して、前記吐出ヘッドに前記微振動を付与することを特徴とする液滴吐出方法。
10. 請求項８または９記載の液滴吐出方法において、
    前記吐出ヘッドに前記微振動を付与した後に、前記予備吐出処理を実施することを特徴とする液滴吐出方法。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の液滴吐出方法を用いて基板に液滴を吐出してパターンを形成する工程を有することを特徴とするデバイス製造方法。

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