JP2009165951A - Thin film forming apparatus - Google Patents

Thin film forming apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2009165951A
JP2009165951A JP2008006366A JP2008006366A JP2009165951A JP 2009165951 A JP2009165951 A JP 2009165951A JP 2008006366 A JP2008006366 A JP 2008006366A JP 2008006366 A JP2008006366 A JP 2008006366A JP 2009165951 A JP2009165951 A JP 2009165951A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
storage container
inkjet head
coating solution
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008006366A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michihiro Watanabe
道弘 渡邉
Atsushi Sakamoto
淳 坂本
Tadayuki Saito
忠之 齊藤
Junichi Tajima
淳一 田島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SAT KK
Original Assignee
SAT KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SAT KK filed Critical SAT KK
Priority to JP2008006366A priority Critical patent/JP2009165951A/en
Priority to CN2008801246374A priority patent/CN101909767A/en
Priority to PCT/JP2008/056528 priority patent/WO2009090762A1/en
Priority to KR1020107013638A priority patent/KR20100102124A/en
Publication of JP2009165951A publication Critical patent/JP2009165951A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/6715Apparatus for applying a liquid, a resin, an ink or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/145Arrangement thereof
    • B41J2/155Arrangement thereof for line printing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J29/00Details of, or accessories for, typewriters or selective printing mechanisms not otherwise provided for
    • B41J29/02Framework
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/20Modules

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film forming apparatus capable of forming a thin film by discharging and applying a material solution on a substrate from an inkjet head under a reduced pressure to have a uniform film thickness and each simplified constitution installed without deteriorating the function of a discharge coating. <P>SOLUTION: The thin film forming apparatus is constituted of a plurality of inkjet heads respectively discharging the material solution from a plurality of nozzles formed with a fixed interval on the substrate, a coating solution housing container for supplying the material solution using the water head difference between the nozzle surface and the liquid surface to the inkjet heads, a substrate transporting table for placing the substrate and moving horizontally and a pressure reduced chamber housing the inkjet head, the coating solution housing container and the substrate transporting table and provided with the pressure reduced chamber, wherein the coating solution housing container directly connected to the inkjet head is placed under the same reduced pressure atmosphere. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、インクジェットヘッドを用いて基板上に薄膜を吐出塗布形成する薄膜形成装置に関するものである。   The present invention relates to a thin film forming apparatus for discharging and forming a thin film on a substrate using an ink jet head.

各種の半導体装置や表示素子等は、様々な薄膜で構成されており、近年、飛躍的な伸びを示している液晶表示素子の中で、最も重要な薄膜と考えられているものとしては、配向膜などが挙げられる。   Various semiconductor devices, display elements, and the like are composed of various thin films. Among liquid crystal display elements that have shown dramatic growth in recent years, as the most important thin film, Examples include membranes.

薄型化、大型化、且つ低消費電力という大きな長所を有する液晶表示装置は、携帯電話、パーソナルコンピュータ、又は薄型テレビジョン等において主流に用いられ、大きな発展を遂げている。   A liquid crystal display device having great advantages of thinning, large size, and low power consumption is mainly used in a mobile phone, a personal computer, a thin television, and the like, and has been greatly developed.

液晶表示素子は、電極が形成された2枚の基板の間に液晶組成物を挟持し、2つの電極間に電圧を印加することによって、液晶の分子配列に捩れを起こし、バックライトからの光を直進させたり、遮ったりするスイッチング現象を利用して、偏光板、及びカラーフィルタとの組合せで画像を表示する。   In a liquid crystal display element, a liquid crystal composition is sandwiched between two substrates on which electrodes are formed, and a voltage is applied between the two electrodes, whereby the molecular arrangement of the liquid crystal is twisted and light from the backlight is emitted. The image is displayed in combination with a polarizing plate and a color filter by using a switching phenomenon in which the image is straightly moved or blocked.

配向膜は、液晶分子の配列に変化を生じるさせるためのトリガとして機能する。尚、液晶分子を一方向に配列するために、液晶分子の分子軸と配向膜とが成すプレチルト角を予め与えておく必要がある。   The alignment film functions as a trigger for causing a change in the alignment of the liquid crystal molecules. In order to align the liquid crystal molecules in one direction, a pretilt angle formed by the molecular axis of the liquid crystal molecules and the alignment film needs to be given in advance.

具体的には、基板に配向膜を塗布した後、特定の布で特定の方向に軽く摩擦するラビング処理を施すことにより、配向膜の表面に液晶分子の配列が捩れる際の起点となる核が形成される。   Specifically, after the alignment film is applied to the substrate, a rubbing process that lightly rubs in a specific direction with a specific cloth is performed to provide a nucleus that becomes a starting point when the alignment of liquid crystal molecules is twisted on the surface of the alignment film. Is formed.

両基板の電極間に電圧を印加すれば、一定方向の液晶の分子配列が実現する。意図した表示を実現するためには、配向膜の役割は極めて重要であり、薄膜の基本特性である膜厚や組成の均一性が強く望まれている。   If a voltage is applied between the electrodes of both substrates, liquid crystal molecular alignment in a certain direction is realized. In order to realize the intended display, the role of the alignment film is extremely important, and the uniformity of the film thickness and composition, which are the basic characteristics of the thin film, is strongly desired.

また、液晶の分子配列の状況は、画面の明るさや視野角の広さ等の表示性能と深い関係にあり、これらの特性改善のために、横電界方式配向(IPS)や垂直配向(VA)が提案され、それに応じた配向膜材料が開発されている。この配向膜材料を基板に塗布し、大面積で薄く均一に成膜することが重要な課題となっている。   In addition, the molecular alignment of the liquid crystal has a deep relationship with the display performance such as the brightness of the screen and the width of the viewing angle. In order to improve these characteristics, the horizontal electric field type alignment (IPS) and the vertical alignment (VA). Has been proposed, and alignment film materials have been developed accordingly. It is an important issue to apply this alignment film material to a substrate to form a thin film uniformly in a large area.

従来の液晶表示素子の配向膜形成は、特許文献1に記載のオフセット印刷(フレキソ印刷)による方法が一般的である。アニロックスローラ上に展開された配向膜材料をドクタローラで均一な厚さにし、版胴上に設けた印刷版に転写した後、基板表面に転写し、乾燥工程及び焼成工程を経ることで、配向膜が形成される。
特開昭54−21862号公報
The conventional alignment film formation of a liquid crystal display element is generally performed by offset printing (flexographic printing) described in Patent Document 1. The alignment film material developed on the anilox roller is made to have a uniform thickness with a doctor roller, transferred to a printing plate provided on the plate cylinder, then transferred to the substrate surface, and then subjected to a drying process and a baking process, whereby the alignment film Is formed.
JP 54-21862 A

液晶表示素子は、年々基板が大型化しており、従来の印刷方法では印刷版が設けられた版胴をクリーンルーム内で交換することが非常に困難で、さらに材料損失も大きいため、特許文献2に記載されているように、配向膜材料をノズルから噴射して基板表面に塗布し、展開、乾燥及び焼成のプロセスを経て配向膜を形成するインクジェット方式の配向膜形成方法も提案されている。
特開2003−80130号公報
Since liquid crystal display elements are becoming larger in size year by year, it is very difficult to replace a plate cylinder provided with a printing plate in a clean room with a conventional printing method, and material loss is also large. As described, there is also proposed an inkjet alignment film forming method in which an alignment film material is sprayed from a nozzle and applied to the surface of a substrate, and the alignment film is formed through development, drying and baking processes.
JP 2003-80130 A

図10は、従来の薄膜形成装置の概要を示す図である。薄膜形成装置1bは、基板3を固定する基板搬送テーブル4を有し、基板搬送テーブル4の上方に、複数のインクジェットヘッド9をヘッドブラケット2aに配置したヘッド2が門型フレーム2eに支えられて設けられる。   FIG. 10 is a diagram showing an outline of a conventional thin film forming apparatus. The thin film forming apparatus 1b has a substrate transfer table 4 for fixing the substrate 3, and a head 2 in which a plurality of inkjet heads 9 are arranged in a head bracket 2a is supported by a portal frame 2e above the substrate transfer table 4. Provided.

各インクジェットヘッド9の下面には複数のノズル9aが存在し、塗布溶液収納容器2cから塗布溶液供給配管2dを介して供給した材料溶液9dを吐出する。尚、各ノズル9aの液滴吐出方向は、基板3の表面に対して垂直である。   A plurality of nozzles 9a exist on the lower surface of each inkjet head 9, and the material solution 9d supplied from the application solution storage container 2c through the application solution supply pipe 2d is discharged. Incidentally, the droplet discharge direction of each nozzle 9 a is perpendicular to the surface of the substrate 3.

テーブル移動用アクチュエータ6aで基板搬送テーブル4を水平に移動させ、基板搬送テーブル4上の基板3の移動量とインクジェットヘッド9からの吐出量を調整しながら塗布動作が行われる。   The substrate transfer table 4 is moved horizontally by the table moving actuator 6a, and the coating operation is performed while adjusting the movement amount of the substrate 3 on the substrate transfer table 4 and the discharge amount from the inkjet head 9.

基板搬送テーブル4は、ステージコントローラ10fにより高精度な位置決めが行われる。位置検出器6bで基板搬送テーブル4の位置を取得し、ステージコントローラ10fにフィードバックすることにより、正確な位置となるように制御される。   The substrate transfer table 4 is positioned with high accuracy by the stage controller 10f. The position detector 6b acquires the position of the substrate transfer table 4 and feeds it back to the stage controller 10f, whereby the position is controlled to be an accurate position.

所定の方向に所定の速度で搬送される基板3の表面に、各インクジェットヘッド9から吐出され、球状のドットとして着弾した材料溶液9dを、展開、乾燥、及び焼成することで配向膜が形成される。   An alignment film is formed by spreading, drying, and firing the material solution 9d ejected from each inkjet head 9 and landed as spherical dots on the surface of the substrate 3 conveyed in a predetermined direction at a predetermined speed. The

尚、塗布動作における基板3の進行については、インクジェットヘッド9の位置を固定し基板搬送テーブル4を水平移動させる直接移動の方法と、基板搬送テーブル4の位置を固定しインクジェットヘッド9を水平移動させる間接移動の方法とがある。   As for the progress of the substrate 3 in the coating operation, a direct moving method in which the position of the ink jet head 9 is fixed and the substrate transport table 4 is moved horizontally, and a position in which the substrate transport table 4 is fixed and the ink jet head 9 is moved horizontally. There is an indirect movement method.

オフセット印刷による液晶表示素子の配向膜形成における問題点解決のために提案されたインクジェットヘッドを用いた非接触方式の形成方法においては、配向膜材料の使用効率や版換えに関する課題は解決されている。   In the non-contact forming method using the inkjet head proposed for solving the problem in forming the alignment film of the liquid crystal display element by offset printing, the problems related to the use efficiency of the alignment film material and the plate change have been solved. .

しかしながら、配向膜の膜厚の均一性確保という点では、大きな課題がある。従来のインクジェット方式の配向膜形成方法は、常圧(大気圧)下で行われており、インクジェット方式に使われる液滴が極微量であるため、吐出後の液滴の飛行軌跡が周囲雰囲気の気流の影響を受けやすく、基板への着弾位置のばらつきに直結する。   However, there is a big problem in ensuring uniformity of the alignment film thickness. The conventional inkjet method for forming an alignment film is performed under normal pressure (atmospheric pressure), and the amount of droplets used in the inkjet method is extremely small. It is easily affected by the air current and directly affects the dispersion of the landing position on the substrate.

インクジェットヘッドと基板とのギャップをできるだけ狭くして、吐出時の運動エネルギーが減衰しないようにすることで、着弾位置の精度確保を維持できるが、大型化した基板に対してはギャップに裕度がなくなり、基板上に形成される配向膜の膜厚変動の大きな要因となる。   By ensuring that the gap between the inkjet head and the substrate is as narrow as possible so that the kinetic energy during ejection does not decay, it is possible to maintain the accuracy of the landing position. This becomes a major factor in fluctuations in the thickness of the alignment film formed on the substrate.

着弾位置精度は、インクジェットヘッドと基板の相対移動速度が変動した場合や、ノズルの噴射タイミングがずれた場合にも起こるが、インクジェット方式による配向膜形成方法は基板上に一液滴で形成されるドットを拡散展開して大面積の薄膜を得る方法であるため、ドットの位置ずれは膜厚変動の大きな要因となる。   The landing position accuracy occurs when the relative movement speed of the ink jet head and the substrate fluctuates or when the nozzle ejection timing is shifted, but the alignment film forming method using the ink jet method forms a single droplet on the substrate. Since this is a method of obtaining a thin film having a large area by diffusing and developing dots, the positional deviation of the dots is a major factor in film thickness fluctuation.

また、インクジェットヘッドは、半導体と同様の微細なプロセスで製造されており、デバイスの主要な部分を占める流路を材料溶液が円滑に通るためには、材料溶液の流体特性として粘度の制約がある。さらに、ノズルから1個の液滴を噴射するためには、材料溶液自体の表面張力の制約がある。   Further, the ink jet head is manufactured by a fine process similar to that of a semiconductor, and in order for the material solution to smoothly pass through the flow path that occupies the main part of the device, there is a restriction on viscosity as a fluid property of the material solution. . Furthermore, in order to eject one droplet from the nozzle, there is a restriction on the surface tension of the material solution itself.

尚、現在、産業用として用いられているインクジェットヘッドに関しては、粘度が5〜15mPa・s程度、表面張力が25〜45mN/m程度である。   In addition, regarding the inkjet head currently used for industrial use, the viscosity is about 5 to 15 mPa · s and the surface tension is about 25 to 45 mN / m.

配向膜材料の場合は、主成分であるポリイミドは非常に安定した高分子材料であり、溶解し難いので、溶剤としてγ−ブチルラクトン、N−メチルピロリドン、又はブチルセロソルブ等を大量に用いて、低粘度にして噴射塗布を行う。   In the case of an alignment film material, polyimide as a main component is a very stable polymer material and is difficult to dissolve. Therefore, a large amount of γ-butyllactone, N-methylpyrrolidone, butyl cellosolve, etc. is used as a solvent. The viscosity is applied by spraying.

溶剤を添加した材料溶液が基板上に着弾すると、溶剤の蒸発と液体としての拡散展開が同時に起こり、最終的に半乾燥状態になったところで物質の移動は止まるが、相対的に比重が大きいポリイミドの分子は拡散して端部に行くため、端部の膜厚が非常に大きくなるコーヒーステイン現象が生じる。   When a solvent-added material solution lands on the substrate, evaporation of the solvent and diffusion development as a liquid occur simultaneously. Finally, when the material is semi-dried, the movement of the substance stops, but the polyimide has a relatively large specific gravity. The molecules diffuse and go to the end, so that a coffee stain phenomenon occurs in which the thickness of the end becomes very large.

薄膜形成を目的としたプロセスにおいて、塗布領域の周縁部での膜厚の異常な増大は、液晶表示素子の製造では致命的なトラブルとなるため、端部の盛り上がりは避けなければならない重要な課題である。   In the process aiming at thin film formation, an abnormal increase in the film thickness at the periphery of the coating area is a fatal trouble in the manufacture of liquid crystal display elements, so it is important to avoid the bulge at the edge. It is.

インクジェットによる薄膜形成方法において、均一性が高い膜厚分布を得る手段として、大気圧よりも低い減圧環境下でインクジェット塗布を行うことが有効である。ただし、薄膜形成装置で安定した吐出塗布を行うためには、インクジェットヘッドのノズル面と塗布溶液収納容器の液面の水頭差に注意する必要がある。   In a method for forming a thin film by inkjet, it is effective to perform inkjet coating under a reduced pressure environment lower than atmospheric pressure as a means for obtaining a highly uniform film thickness distribution. However, in order to perform stable discharge coating with the thin film forming apparatus, it is necessary to pay attention to the water head difference between the nozzle surface of the inkjet head and the liquid surface of the coating solution storage container.

図11は、インクジェットヘッドのノズル面と塗布溶液収納容器の液面レベルとの水頭差について示した図である。   FIG. 11 is a diagram showing the water head difference between the nozzle surface of the inkjet head and the liquid level of the coating solution storage container.

インクジェット塗布装置に多用される剪断型のインクジェットヘッド9は、ノズル9aの直前までピエゾ素子による変形吐出機構が接近しているため、インクジェットヘッド9のノズル9a面は、塗布溶液収納容器2c内の材料溶液9dの液面よりも高くする。   The shear type ink jet head 9 frequently used in the ink jet coating apparatus has a deformation ejection mechanism using a piezo element approaching just before the nozzle 9a. Therefore, the surface of the nozzle 9a of the ink jet head 9 is a material in the coating solution storage container 2c. The liquid level is higher than that of the solution 9d.

尚、材料溶液9dの液面がインクジェットヘッド9のノズル9a面よりも高いと、材料溶液9dがノズル9a面で拘束されることがなく、染みだしてしまう。また、材料溶液9dの液面が必要以上に下がってしまうと、ピエゾ素子のポンプ作用が及ばなくなり、吐出塗布されなくなる。   If the liquid surface of the material solution 9d is higher than the nozzle 9a surface of the ink jet head 9, the material solution 9d is not restrained by the nozzle 9a surface and oozes out. Moreover, if the liquid level of the material solution 9d falls more than necessary, the pumping action of the piezo element will not be achieved, and it will not be applied by discharge.

水頭差を確保する際に、インクジェットヘッドの移動や基板搬送テーブルの移動を妨げないように配慮すると、供給配管系が冗長になりやすく、減圧下で薄膜形成装置を実装する際には大きな課題となる。   When securing the water head difference, taking care not to disturb the movement of the inkjet head and the movement of the substrate transfer table, the supply piping system tends to be redundant, which is a major issue when mounting a thin film forming apparatus under reduced pressure. Become.

そこで、本発明は、減圧下でインクジェットヘッドから基板上に材料溶液を吐出塗布して薄膜を形成する際に、膜厚の均一性を実現すると共に、吐出塗布の機能を損なうことなく各構成を簡潔に実装した薄膜形成装置を提供することを目的とするものである。   Therefore, the present invention realizes uniformity of the film thickness when forming a thin film by discharging and applying a material solution onto a substrate from an inkjet head under reduced pressure, and each component without impairing the function of discharging and applying. An object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus that is simply mounted.

液滴となってインクジェットヘッドを飛び出した材料溶液は、基板に着弾した後、基板表面に拡散展開するが、材料溶液が持つ運動エネルギーと基板面に対する摩擦抵抗とのバランスが取れたところで拡散展開は止まる。   The material solution that drops out of the inkjet head as a droplet lands on the substrate and then diffuses and develops on the substrate surface. However, when the kinetic energy of the material solution and the frictional resistance against the substrate surface are balanced, Stop.

拡散過程において、材料溶液の表面から溶剤等の揮発分が蒸発し続ける。尚、蒸発挙動が最も盛んに行われるのは、液滴の先端部の自由表面である。   In the diffusion process, volatile components such as a solvent continue to evaporate from the surface of the material solution. The evaporation behavior is most actively performed on the free surface of the tip of the droplet.

この領域の蒸発が加速されると、液滴の中心部から端部に向かって材料溶液を供給するために、マランゴニ流と呼ばれる流れが生じる。この流れの繰り返しにより、端部に濃度の高い領域が生じ、結果として膜厚が非常に大きくなる。   When evaporation in this region is accelerated, a flow called Marangoni flow is generated to supply the material solution from the center to the end of the droplet. By repeating this flow, a region having a high concentration is formed at the end portion, and as a result, the film thickness becomes very large.

図12は、インクジェットヘッドから吐出した液滴が基板上に展開し、最終的な液滴断面形状に及ぼす減圧度の影響について示した図である。   FIG. 12 is a diagram showing the influence of the degree of pressure reduction on the final droplet cross-sectional shape when the droplet discharged from the inkjet head is developed on the substrate.

図12の上段のように、材料溶液の流動と溶剤の蒸発乾燥が同時に起こる。材料溶液の基板上での拡散展開は、液滴の持つ運動エネルギーと基板の表面状態により決まるが、溶剤の蒸発は減圧の程度により沸点が変わるので、全体の流れが制御される。   As shown in the upper part of FIG. 12, the material solution flows and the solvent evaporates and drys simultaneously. The diffusion and development of the material solution on the substrate is determined by the kinetic energy of the droplet and the surface state of the substrate, but the evaporation of the solvent changes its boiling point depending on the degree of decompression, so that the entire flow is controlled.

大気中における成膜挙動13と減圧下における成膜挙動13aを比較すると、図12の下段のように、最終的な表面形状は減圧度合いによって大きく変わる。   Comparing the film formation behavior 13 in the atmosphere with the film formation behavior 13a under reduced pressure, the final surface shape varies greatly depending on the degree of pressure reduction as shown in the lower part of FIG.

材料溶液の拡散と溶剤等の揮発分の蒸発を、減圧手段を用いて制御することにより、インクジェット吐出による液滴の繋がりで薄膜を形成する際に、コーヒーステイン現象や膜厚むら等が解消され、平坦度に優れた均一な膜厚を実現することができる。   By controlling the diffusion of the material solution and the evaporation of volatile components such as solvents using decompression means, when forming a thin film by connecting droplets by inkjet ejection, the coffee stain phenomenon and film thickness unevenness are eliminated. A uniform film thickness excellent in flatness can be realized.

また、塗布溶液収納容器からインクジェットヘッドへの材料溶液の供給は、重力を考慮した水頭差を利用する。   Further, the supply of the material solution from the coating solution storage container to the ink jet head uses a water head difference considering gravity.

塗布溶液収納容器の液面、及びインクジェットヘッドのノズル面は大気開放された状態で、水頭差に相当する重力とインクジェットヘッドの管路を含む配管抵抗を平衡させ、吐出休止時には材料溶液がノズルから出ないようにし、吐出動作時にはインクジェットヘッドのアクチュエータに呼応して材料溶液を滞ることなく供給する。   With the liquid surface of the coating solution storage container and the nozzle surface of the inkjet head open to the atmosphere, the gravity corresponding to the water head difference and the piping resistance including the inkjet head pipe line are balanced, and the material solution is discharged from the nozzle during discharge suspension. In the discharging operation, the material solution is supplied without stagnation in response to the actuator of the inkjet head.

図13は、吐出前段階におけるノズル先端での溶液メニスカスの形状に影響を及ぼす水頭差の状態について示した図である。   FIG. 13 is a diagram showing a state of a water head difference that affects the shape of the solution meniscus at the nozzle tip in the pre-ejection stage.

水頭差適正14であればメニスカス9eの形状は最適であり、水頭差過剰14aだと材料溶液9dが後退したメニスカス9eとなり、水頭差不足14bだとノズル9aから液垂れ9fを生じる。   If the water head difference is 14, the shape of the meniscus 9e is optimal. If the water head difference is excessive 14a, the material solution 9d becomes a retracted meniscus 9e.

そのため、インクジェットヘッド9のノズル9a吐出口での材料溶液9dのメニスカス9e形状が最適となるように、水頭差を設定する必要がある。尚、大気圧中では、インクジェットヘッド9のノズル9a面に対して、材料溶液9dの液面を100mm程度低くする。   Therefore, it is necessary to set the water head difference so that the shape of the meniscus 9e of the material solution 9d at the nozzle 9a discharge port of the inkjet head 9 is optimized. In the atmospheric pressure, the surface of the material solution 9d is lowered by about 100 mm with respect to the surface of the nozzle 9a of the inkjet head 9.

減圧下では、インクジェットヘッドに直結する塗布溶液収納容器が減圧室の外部に設置されると、減圧室内外で圧力差を生じ、これを水頭差でカバーすることは困難であるので、塗布溶液収納容器は減圧室内部に入れる。尚、塗布溶液収納容器に材料溶液を補充する塗布溶液補充用タンク等まで含める必要はない。   Under reduced pressure, if the coating solution storage container directly connected to the ink jet head is installed outside the decompression chamber, a pressure difference is generated inside and outside the decompression chamber, and it is difficult to cover this with a water head difference. Place the container in a vacuum chamber. It is not necessary to include a coating solution replenishing tank or the like for replenishing the material solution in the coating solution storage container.

次に、インクジェットの噴射塗布動作を円滑に行うためには、減圧環境下でどのノズルからも液滴が吐出できることが要求される。また、インクジェットの安定吐出のためには、インクジェットヘッドや配管供給系の目詰まり等がないことが必要である。   Next, in order to smoothly perform the ink jet spray coating operation, it is required that droplets can be discharged from any nozzle under a reduced pressure environment. Further, for stable ink jetting, it is necessary that the ink jet head and the piping supply system are not clogged.

インクジェットヘッドを含む材料溶液の供給系において、外部からの空気の流入による気泡混入や、内部からの気泡発生は、圧力遮断を引き起こし、安定した吐出ができなくなる。尚、外部からの気泡混入は、シール等の対応で防止可能である。   In the material solution supply system including the ink jet head, bubbles mixed in due to the inflow of air from the outside and the generation of bubbles from the inside cause pressure interruption, and stable ejection cannot be performed. Note that air bubbles from the outside can be prevented by measures such as sealing.

内部からの気泡発生については、材料溶液の中に含まれている溶剤が、減圧環境下で沸点が降下することにより、蒸発しやすくなり、気泡発生が加速されたり、材料溶液に最初から内在していた水分、保管時に吸収された水分、又は配管系やインクジェットヘッドの流路壁面に結露した水分などが、減圧により蒸発する可能性もある。   Regarding the generation of bubbles from the inside, the solvent contained in the material solution tends to evaporate due to the lowering of the boiling point in a reduced pressure environment, and the bubble generation is accelerated, or the bubbles are inherent in the material solution from the beginning. Water that has been stored, moisture that has been absorbed during storage, or moisture that has condensed on the walls of the piping system or the flow path of the inkjet head may be evaporated by decompression.

図14は、液晶配向膜の溶剤成分と水の蒸気圧を示すグラフである。配向膜を形成するのに用いられる溶剤成分としては、NMP、ブチルセロソルブ、γ−ブチルラクトンなどがある。   FIG. 14 is a graph showing the solvent component of the liquid crystal alignment film and the vapor pressure of water. Examples of the solvent component used for forming the alignment film include NMP, butyl cellosolve, and γ-butyllactone.

蒸気圧線図15は、液体の温度と蒸気圧の関係を示すAntioneの式から求めたものであり、減圧沸騰の影響は、材料溶液に含まれる溶剤よりも、材料溶液等に内在する水分の影響の方が著しい。   The vapor pressure diagram 15 is obtained from the equation of Antione showing the relationship between the temperature of the liquid and the vapor pressure, and the effect of the boiling under reduced pressure is greater than the solvent contained in the material solution. The effect is more pronounced.

47kPaの減圧度では水の平衡温度は約80℃、7.4kPaでは約40℃まで低下しており、標準的な室温である25℃において減圧して水分が気化する下限は3.169kPaである。   At a reduced pressure of 47 kPa, the equilibrium temperature of water is reduced to about 80 ° C., and at 7.4 kPa, it is reduced to about 40 ° C., and the lower limit for vaporization of moisture by reducing pressure at 25 ° C., which is a standard room temperature, is 3.169 kPa. .

インクジェットヘッドの流路内部の表面状態にも依るが、大気圧と下限値の範囲内で減圧して動作を行えば、安定吐出を実現することができる。   Although depending on the surface state inside the flow path of the ink jet head, stable discharge can be realized if the operation is performed while reducing the pressure within the range between the atmospheric pressure and the lower limit.

次に、大気環境下でインクジェットヘッドを構成する全ノズルが滞りなく吐出するためには、材料溶液を押す空気の力と水頭差に相当する材料溶液の重量の和と、ノズルから材料溶液を出さないように押し留める力と材料溶液の移動に伴う管路抵抗の和との差圧を適正にする必要があり、インクジェットヘッド、塗布溶液配管系及び塗布環境条件が決まると、水頭差を最適化することが安定吐出の要件となる。   Next, in order to discharge all the nozzles that make up the inkjet head in an atmospheric environment without stagnation, the sum of the air force pushing the material solution and the weight of the material solution corresponding to the water head difference, and the material solution is discharged from the nozzle. The pressure difference between the holding force and the sum of the pipe resistances accompanying the movement of the material solution needs to be appropriate, and when the inkjet head, coating solution piping system and coating environment conditions are determined, the water head difference is optimized. This is a requirement for stable ejection.

減圧環境下においても、材料溶液を出そうとする力と押し留めようとする力の差を適正に維持すれば、安定吐出が可能である。インクジェット吐出動作を安定して持続させるためには、需要である材料溶液の吐出と、供給である材料溶液の補給とのバランスを常に保つ必要がある。   Even under a reduced pressure environment, stable discharge is possible if the difference between the force for releasing the material solution and the force for pressing the material solution is properly maintained. In order to stably maintain the inkjet discharge operation, it is necessary to always maintain a balance between the discharge of the material solution that is the demand and the replenishment of the material solution that is the supply.

材料溶液の使用に伴う液面の低下状況を検知し、減少量に見合う材料溶液を供給する。液面を計測する装置としては、光学式のもの、フロート等を用いる機械式のもの、音波を用いるもの等がある。   Detects the liquid level drop caused by the use of the material solution, and supplies the material solution corresponding to the amount of decrease. As an apparatus for measuring the liquid level, there are an optical type, a mechanical type using a float or the like, and a type using a sound wave.

減圧室に塗布溶液収納容器が入っている状況においては、塗布溶液収納容器を保持している設置移動ステージを上下に移動できる機構を取り付ける。   In a situation where the coating solution storage container is contained in the decompression chamber, a mechanism capable of moving the installation moving stage holding the coating solution storage container up and down is attached.

次に、インクジェットヘッドのノズル面と基板のギャップは通常1mm以下であるので、マイナスの水頭差を確保するために、塗布溶液収納容器は基板を保持している基板搬送テーブルの面より下に設置する必要がある。   Next, since the gap between the nozzle surface of the inkjet head and the substrate is usually 1 mm or less, the coating solution storage container is installed below the surface of the substrate transport table holding the substrate in order to ensure a negative water head difference. There is a need to.

広い領域を塗布する場合には、インクジェットヘッドと基板のうち少なくとも一方を移動させながら行う必要があるが、塗布材料収納容器を基板搬送テーブルの可動範囲内には設置できないため、塗布溶液供給配管を長く取らなければならない。   When coating a wide area, it is necessary to move at least one of the inkjet head and the substrate. However, since the coating material storage container cannot be installed within the movable range of the substrate transport table, the coating solution supply pipe must be installed. Have to take long.

そのため、塗布材料収納容器をインクジェットヘッドの上部近傍に配置すれば、塗布溶液供給配管も短くでき、整然とした薄膜形成装置を構成することができる。   Therefore, if the coating material storage container is disposed in the vicinity of the upper part of the inkjet head, the coating solution supply pipe can be shortened, and an orderly thin film forming apparatus can be configured.

それと共に、電空レギュレータを用いた微差圧調整機構を導入し、水頭差の影響に関してマイナスであったものをプラス側にシフトさせる。その結果、材料溶液供給上の問題を解決した上に、インクジェットヘッドと塗布材料収納容器を近接でき、効率的な実装が可能となる。   At the same time, a fine differential pressure adjustment mechanism using an electropneumatic regulator is introduced to shift the negative effect on the effect of the head differential to the positive side. As a result, the problem in supplying the material solution can be solved, and the inkjet head and the coating material storage container can be brought close to each other, thereby enabling efficient mounting.

インクジェット吐出を減圧環境下で行うため、吐出された液滴が基板面に沿って溶剤の蒸発を伴いながら拡散展開した際に、端部での盛り上がりも少なくなり、スムーズに隣接する液滴と合流させることができる。その結果、膜厚のばらつきが小さい平滑な表面形状を有する薄膜を形成することができる。   Since inkjet discharge is performed in a reduced pressure environment, when the discharged droplets diffuse and expand along with the evaporation of the solvent along the substrate surface, the rise at the edge is reduced and smoothly merges with adjacent droplets. Can be made. As a result, a thin film having a smooth surface shape with small variations in film thickness can be formed.

塗布溶液収納容器を減圧室内に設置することにより、インクジェットヘッドのノズル面との相対的な水頭差は、大気圧中と同様な取扱いをすることができ、薄膜形成装置の小型化を実現することができる。   By installing the coating solution storage container in the vacuum chamber, the relative water head difference with the nozzle surface of the inkjet head can be handled in the same way as in atmospheric pressure, and the thin film forming apparatus can be miniaturized. Can do.

減圧雰囲気の減圧度の下限を制限することにより、インクジェットヘッドの配管内部や送液配管中の気泡の発生を抑えることができ、安定吐出の信頼性を向上させることができる。   By limiting the lower limit of the degree of decompression of the decompressed atmosphere, it is possible to suppress the generation of bubbles in the piping of the ink jet head and in the liquid feeding piping, and the reliability of stable ejection can be improved.

インクジェットヘッドのノズル面と塗布溶液収納容器の液面との水頭差は、許容幅の範囲内であれば安定して液滴の吐出が可能であるが、環境温度、環境湿度、又は振動等の影響も考慮に入れて、材料溶液が消費されて液面が下がったら、材料溶液を補充して最適な水頭差を維持することにより、インクジェット吐出を安定して行うことができる。   If the water head difference between the nozzle surface of the inkjet head and the liquid surface of the coating solution storage container is within the allowable range, droplets can be stably ejected, but environmental temperature, environmental humidity, vibration, etc. Taking the influence into consideration, when the material solution is consumed and the liquid level is lowered, the ink solution can be stably ejected by replenishing the material solution and maintaining the optimum water head difference.

最適な水頭差を確保するために塗布溶液収納容器とインクジェットヘッドを繋ぐ配管系が冗長化してしまうのを、インクジェットヘッドの直上に塗布溶液収納容器を取り付け、微差圧調整機構を設けて水頭差を調整することで解消することができる。これにより、薄膜形成装置の小型化及び簡素化が実現でき、配管長が短くなったことで信頼性も向上させることができる。   In order to secure the optimum water head difference, the piping system connecting the coating solution storage container and the inkjet head becomes redundant. The coating solution storage container is attached immediately above the inkjet head, and a slight differential pressure adjustment mechanism is provided to provide a water head difference. It can be solved by adjusting. Thereby, miniaturization and simplification of the thin film forming apparatus can be realized, and the reliability can be improved by shortening the pipe length.

材料溶液には、溶剤を添加することで揮発性有機化合物(VOC)等が含まれているが、薄膜形成装置は減圧室で完全に仕切られており、真空ポンプで排気した後、VOCの吸着除去装置で除去するので、環境に対して十分に配慮することができる。   The material solution contains volatile organic compounds (VOC) and the like by adding a solvent, but the thin film forming apparatus is completely partitioned by the decompression chamber, and is evacuated by a vacuum pump and then adsorbed by VOC. Since removal is performed by a removal device, sufficient consideration can be given to the environment.

本発明は、液晶を始めとする各種の表示素子を構成する機能薄膜の製造や、半導体装置の各種薄膜の製造に適用可能であり、従来のスパッタ法やCVD法等に比べて、塗布材料の利用効率やスループットに優れている上に、極めて安価に提供することができる。   The present invention can be applied to the manufacture of functional thin films constituting various display elements including liquid crystals and the manufacture of various thin films of semiconductor devices. Compared with conventional sputtering methods and CVD methods, the coating material In addition to excellent utilization efficiency and throughput, it can be provided at a very low cost.

以下に、添付図面に基づいて、本発明である薄膜形成装置について詳細に説明する。尚、液晶表示素子の最も重要な機能薄膜である配向膜を例とし、材料溶液として配向膜溶液を使用する場合で説明する。   Below, based on an accompanying drawing, the thin film formation apparatus which is this invention is demonstrated in detail. An alignment film which is the most important functional thin film of the liquid crystal display element will be described as an example, and the case where an alignment film solution is used as a material solution will be described.

図1は、本発明である薄膜形成装置の概要を示す図である。薄膜形成装置1は、ヘッド2、塗布溶液収納容器2c、基板搬送テーブル4、及び減圧室7等からなる。   FIG. 1 is a diagram showing an outline of a thin film forming apparatus according to the present invention. The thin film forming apparatus 1 includes a head 2, a coating solution storage container 2c, a substrate transfer table 4, a decompression chamber 7, and the like.

ヘッド2は、ヘッドブラケット2aに複数のインクジェットヘッド9を配置したもので、門型フレーム2eにより中空に保持され、ヘッド昇降用アクチュエータ2bで上下移動させることができる。   The head 2 has a plurality of inkjet heads 9 arranged on a head bracket 2a, is held hollow by a portal frame 2e, and can be moved up and down by a head lifting / lowering actuator 2b.

各インクジェットヘッド9には、材料溶液9dの液滴を吐出するために、複数のノズル9aが一定間隔で直線状に下方に向けて形成され、また、材料溶液9dを供給するために、塗布溶液収納容器2cから延びて分岐した塗布溶液供給配管2dが接続される。   In each inkjet head 9, a plurality of nozzles 9a are formed linearly downward at regular intervals in order to eject droplets of the material solution 9d, and in order to supply the material solution 9d, a coating solution A coating solution supply pipe 2d branched from the storage container 2c is connected.

基板搬送テーブル4は、材料溶液9dを塗布する基板3を載せ、基板3を水平移動させるための台である。尚、基板3は、大気圧中での処理であれば真空吸着法を用いることができるが、減圧環境下であるため、基板吸着用の静電チャック4aにより基板搬送テーブル4に固定する。   The substrate transfer table 4 is a table for placing the substrate 3 on which the material solution 9d is applied and moving the substrate 3 horizontally. The substrate 3 can be applied with a vacuum suction method as long as the treatment is performed under atmospheric pressure. However, since the substrate 3 is in a reduced pressure environment, the substrate 3 is fixed to the substrate transfer table 4 by an electrostatic chuck 4a for substrate suction.

また、基板3の搬入又は搬出時に基板搬送テーブル4を上方に持ち上げることができるように、リフトピン機構5aを備えたステージ5の上に基板搬送テーブル4を載せることもできる。   Further, the substrate transport table 4 can be placed on the stage 5 having the lift pin mechanism 5a so that the substrate transport table 4 can be lifted upward when the substrate 3 is carried in or out.

基板搬送テーブル4は、テーブル移動用アクチュエータ6aでガイドレール6に沿って前後に移動させることができる。位置検出器6bで基板搬送テーブル4の位置を測定して、移動量を適正に制御することも可能である。   The substrate transfer table 4 can be moved back and forth along the guide rail 6 by a table moving actuator 6a. It is also possible to appropriately control the amount of movement by measuring the position of the substrate transport table 4 with the position detector 6b.

テーブル移動用アクチュエータ6aは、通常、サーボモータが用いられ、ボールネジを介してステージ5に接続されるが、低発塵が要求される場合には、リニアモータを用いることもできる。   The table moving actuator 6a is normally a servo motor and is connected to the stage 5 via a ball screw. However, when low dust generation is required, a linear motor can be used.

ヘッド2、塗布溶液収納容器2c及び基板搬送テーブル4は、密閉された減圧室7内において、ベースフレーム7a上に配設される。ヘッド2は、門型フレーム2eをベースフレーム7aに固定することで支え、基板搬送テーブル4は、ガイドレール6をベースフレーム7aを敷いて設置する。   The head 2, the coating solution storage container 2c, and the substrate transfer table 4 are disposed on the base frame 7a in the sealed decompression chamber 7. The head 2 is supported by fixing the portal frame 2e to the base frame 7a, and the substrate transport table 4 is installed with the guide rail 6 laid on the base frame 7a.

尚、ヘッド2の各インクジェットヘッド9は、圧力を利用して材料溶液9dを供給するので、各インクジェットヘッド9と直接接続される塗布溶液収納容器2cは、同じ圧力環境下に置く必要がある。   In addition, since each inkjet head 9 of the head 2 supplies the material solution 9d using pressure, the coating solution storage container 2c directly connected to each inkjet head 9 needs to be placed under the same pressure environment.

また、減圧室7の外には、減圧室7を減圧するための真空排気ポンプ7bと、揮発性有機化合物(VOC)を除去するための揮発性溶剤吸着処理装置7cが設置される。   Outside the decompression chamber 7, a vacuum exhaust pump 7b for decompressing the decompression chamber 7 and a volatile solvent adsorption processing device 7c for removing volatile organic compounds (VOC) are installed.

図2は、本発明である薄膜形成装置で配向膜を形成した液晶表示素子の断面構造を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of a liquid crystal display element in which an alignment film is formed by the thin film forming apparatus according to the present invention.

液晶パネル8は、薄膜形成装置1で配向膜8aを塗布した基板3を用いて製造した液晶表示素子である。前面モジュールと液晶層と後面モジュールとからなり、後方のバックライトから光を照射すると、画像を映し出すことができる。   The liquid crystal panel 8 is a liquid crystal display element manufactured by using the substrate 3 coated with the alignment film 8 a in the thin film forming apparatus 1. It consists of a front module, a liquid crystal layer, and a rear module. When light is irradiated from the back backlight, an image can be projected.

前面モジュールの基板3に塗布した配向膜8aと後面モジュールの基板3に塗布した配向膜8aを向かい合わせて、間に液晶分子を充填して液晶層を作り、対向電極と画素電極に電圧を印加することで液晶分子の配列の向きを変え、偏光板と組み合わせることにより、透過する光のON/OFFを行う。また、カラーフィルタを介して光の色を変える。   The alignment film 8a applied to the substrate 3 of the front module and the alignment film 8a applied to the substrate 3 of the rear module face each other, and a liquid crystal layer is formed by filling liquid crystal molecules therebetween, and a voltage is applied to the counter electrode and the pixel electrode. As a result, the orientation of the liquid crystal molecules is changed and combined with the polarizing plate to turn on and off the transmitted light. Moreover, the color of light is changed through a color filter.

図3は、本発明である薄膜形成装置で1パス塗布を行う場合に擬似的な長尺ラインを構成したヘッドのレイアウトを示す平面図及び正面図である。尚、上段がヘッド2の平面図で、下段がヘッド2の正面図である。   FIGS. 3A and 3B are a plan view and a front view showing a layout of a head having pseudo long lines when one-pass coating is performed by the thin film forming apparatus according to the present invention. The upper stage is a plan view of the head 2, and the lower stage is a front view of the head 2.

インクジェットヘッド9は、ピエゾ素子をベースにしており、材料溶液供給口9bから各ノズル9aに材料溶液9dを流す流路が形成される。流路に電圧を印加すると圧電効果により流路形状が伸縮しポンプとして機能するので、液滴をノズルから吐出させることができる。   The ink jet head 9 is based on a piezo element, and a flow path is formed through which the material solution 9d flows from the material solution supply port 9b to each nozzle 9a. When a voltage is applied to the channel, the shape of the channel expands and contracts due to the piezoelectric effect and functions as a pump, so that droplets can be ejected from the nozzle.

1列分の塗布を行うためにインクジェットヘッド9を長手方向に並べたインクジェットヘッド列にするが、インクジェットヘッド列は2列用意し、各列を平行にして、1列目のインクジェットヘッド9と2列目のインクジェットヘッド9とが互い違いとなるように配置する。   In order to perform coating for one row, an inkjet head row is formed by arranging the inkjet heads 9 in the longitudinal direction. However, two rows of inkjet heads are prepared, and the first row of inkjet heads 9 and 2 are arranged in parallel. Arranged so that the inkjet heads 9 in the rows are staggered.

尚、1列目のインクジェットヘッド9と2列目右方にあるインクジェットヘッド9とは、1列目の右端のノズル9aと2列目の左端のノズル9aの位置を合わせ、1列目のインクジェットヘッド9と2列目左方にあるインクジェットヘッド9とは、1列目の左端のノズル9aと2列目の右端のノズル9aの位置を合わせる。   In addition, the inkjet head 9 in the first row and the inkjet head 9 in the right side of the second row are aligned with the positions of the rightmost nozzle 9a in the first row and the leftmost nozzle 9a in the second row. The head 9 and the inkjet head 9 on the left side of the second row align the positions of the leftmost nozzle 9a in the first row and the rightmost nozzle 9a in the second row.

1列ではインクジェットヘッド9間の非ノズル領域をカバーすることができないが、2列互い違いにして補うことで等間隔のノズルピッチを実現することができ、時間差をおいて2列のインクジェットヘッド列を擬似的に1本のライン状のヘッド2として機能させることができる。   One row cannot cover the non-nozzle region between the ink jet heads 9, but by compensating the two rows alternately, an equally spaced nozzle pitch can be realized, and two ink jet head rows can be formed with a time difference. It can function as a single line-shaped head 2 in a pseudo manner.

各インクジェットヘッド9の材料溶液供給口9bには塗布溶液供給配管2dが接続され、ノズル9aから材料溶液9dが吐出されると、塗布溶液収納容器2cからインクジェットヘッド9内に材料溶液9dが供給される。   A coating solution supply pipe 2d is connected to the material solution supply port 9b of each inkjet head 9, and when the material solution 9d is discharged from the nozzle 9a, the material solution 9d is supplied from the coating solution storage container 2c into the inkjet head 9. The

各インクジェットヘッド9は、ヘッドコントローラ接続ケーブル9cによりシステム制御装置10に接続され、ノズル9aからの材料溶液9dの吐出が制御される。   Each inkjet head 9 is connected to the system controller 10 by a head controller connection cable 9c, and discharge of the material solution 9d from the nozzle 9a is controlled.

図4は、本発明である薄膜形成装置の塗布動作における制御構造を示す図である。システム制御装置10は、インクジェットヘッドコントローラ10a、制御用コンピュータ10e、ステージコントローラ10f、及び減圧制御10g等からなる。   FIG. 4 is a diagram showing a control structure in the coating operation of the thin film forming apparatus according to the present invention. The system control device 10 includes an inkjet head controller 10a, a control computer 10e, a stage controller 10f, a decompression control 10g, and the like.

インクジェットヘッドコントローラ10aは、ヘッド駆動部10b、メモリ部10c、及び制御部10d等からなり、各インクジェットヘッド9の動作を制御する。   The inkjet head controller 10a includes a head drive unit 10b, a memory unit 10c, a control unit 10d, and the like, and controls the operation of each inkjet head 9.

制御用コンピュータ10eは、塗布動作の制御アルゴリズムが組まれたプログラムを実行する装置であり、まず吐出塗布ピッチと塗布パターン情報(塗布開始位置、塗布終了位置、塗布パターン形状等)が設定される。   The control computer 10e is a device that executes a program in which a coating operation control algorithm is assembled. First, a discharge coating pitch and coating pattern information (such as a coating start position, a coating end position, and a coating pattern shape) are set.

塗布パターン形状は、ビットマップ等のデータで作成される。各ドットをインクジェットヘッド9のノズル9aに対応させたりすることで、吐出が制御できる。尚、設定されたビットマップデータはメモリ部10cに送られる。   The application pattern shape is created by data such as a bitmap. By making each dot correspond to the nozzle 9a of the inkjet head 9, the ejection can be controlled. The set bitmap data is sent to the memory unit 10c.

制御用コンピュータ10eから制御部10dに塗布開始信号が送られると、制御部10dは、ステージコントローラ10fからエンコーダパルスを受ける度に、それをトリガ信号としてヘッド駆動部10b及びメモリ部10cに動作指示を出す。   When the application start signal is sent from the control computer 10e to the control unit 10d, the control unit 10d uses the encoder pulse from the stage controller 10f as a trigger signal to give an operation instruction to the head drive unit 10b and the memory unit 10c. put out.

メモリ部10cは、ビットマップデータから1回の塗布動作で必要な塗布パターン形状のデータをヘッド駆動部10bに送る。即ち、インクジェットヘッド列が2列ある場合は、2列分のデータを送る。   The memory unit 10c sends application pattern shape data necessary for one application operation from the bitmap data to the head driving unit 10b. That is, when there are two inkjet head rows, data for two rows is sent.

ヘッド駆動部10bは、塗布パターン形状のデータを基に、各インクジェットヘッド9にヘッド駆動信号を送る。インクジェットヘッド列が2列ある場合は、1列目のヘッド駆動信号を送った後、時間を置いて2列目のヘッド駆動信号を送る。   The head drive unit 10b sends a head drive signal to each inkjet head 9 based on the data of the coating pattern shape. When there are two inkjet head rows, the head drive signal for the first row is sent, and then the head drive signal for the second row is sent after a while.

各インクジェットヘッド9において、塗布パターン形状に応じてノズル9aから基板3に対して材料溶液9dが吐出される。基板3は移動することから、1列目が吐出された後、2列目が1列目の空きを埋めるように吐出され、1列分が均等に塗布される。   In each inkjet head 9, a material solution 9d is discharged from the nozzle 9a to the substrate 3 according to the shape of the application pattern. Since the substrate 3 moves, after the first row is ejected, the second row is ejected so as to fill the vacant space of the first row, and the one row is evenly applied.

また、制御用コンピュータ10eは、塗布開始と同時に、又は位置決めフィードバック制御する際に、ステージコントローラ10fに対し、基板3の移動を制御するための指令データ(移動開始信号、塗布開始位置、塗布終了位置等)を送る。   Further, the control computer 10e sends command data (movement start signal, application start position, application end position) for controlling the movement of the substrate 3 to the stage controller 10f simultaneously with the start of application or when performing positioning feedback control. Etc).

ステージコントローラ10fは、テーブル移動用アクチュエータ6aを動作させて所定の速度で基板搬送テーブル4を移動させると共に、塗布開始位置から塗布終了位置まで定期的にエンコーダパルスを制御部10dに送る。   The stage controller 10f operates the table moving actuator 6a to move the substrate transport table 4 at a predetermined speed, and periodically sends encoder pulses to the control unit 10d from the application start position to the application end position.

基板搬送テーブル4が移動すると、定期的に位置検出器6bで基板搬送テーブル4の位置を取得して、基板搬送テーブル4の速度を算出し、ステージコントローラ10fを介して制御用コンピュータ10eに送る。   When the substrate transfer table 4 is moved, the position detector 6b periodically acquires the position of the substrate transfer table 4, calculates the speed of the substrate transfer table 4, and sends it to the control computer 10e via the stage controller 10f.

制御用コンピュータ10eは、基板搬送テーブル4の移動速度が適正であるか判断し、速すぎたり遅すぎたりした場合には、ステージコントローラ10fに移動速度を調整するように促すことで、フィードバック制御する。   The control computer 10e determines whether or not the moving speed of the substrate transfer table 4 is appropriate. If the moving speed is too fast or too slow, the control computer 10e performs feedback control by urging the stage controller 10f to adjust the moving speed. .

インクジェットヘッド9の吐出を管理するインクジェットヘッドコントローラ10aと、基板搬送テーブル4の移動を管理するステージコントローラ10fの関係を、適切に制御することにより、基板3に均一な薄膜を塗布形成することが可能となる。   By properly controlling the relationship between the inkjet head controller 10a that manages the ejection of the inkjet head 9 and the stage controller 10f that manages the movement of the substrate transport table 4, it is possible to apply and form a uniform thin film on the substrate 3. It becomes.

また、制御用コンピュータ10eは、減圧室7内の減圧制御10gも行う。塗布動作を減圧環境下で行うことにより、液滴が基板3に着弾した後の拡散展開中の蒸発を制御し、膜厚分布を均一にすることができる。   The control computer 10e also performs a decompression control 10g in the decompression chamber 7. By performing the coating operation in a reduced pressure environment, it is possible to control the evaporation during the diffusion and expansion after the droplets have landed on the substrate 3 and to make the film thickness distribution uniform.

図5は、本発明である薄膜形成装置の減圧室における制御構造を示す図である。薄膜形成装置1を収容した減圧室7内を大気圧より低い圧力にして塗布動作を行う。   FIG. 5 is a diagram showing a control structure in the decompression chamber of the thin film forming apparatus according to the present invention. The coating operation is performed by setting the inside of the decompression chamber 7 containing the thin film forming apparatus 1 to a pressure lower than the atmospheric pressure.

減圧室7には真空シール7dが施され、減圧室7の減圧度を測定し圧力変動を検知する真空ゲージ7eが設置される。その他、圧力調整用の弁や大気開放用の弁も設けられ、フィルタを介して窒素を取り込むことができる。   The decompression chamber 7 is provided with a vacuum seal 7d, and a vacuum gauge 7e for measuring the degree of decompression of the decompression chamber 7 and detecting pressure fluctuation is installed. In addition, a valve for pressure adjustment and a valve for opening to the atmosphere are provided, and nitrogen can be taken in through a filter.

減圧室7内を減圧するために真空排気ポンプ7bを接続するが、低真空度で圧力レベルを一定に保つために、減圧室7と真空排気ポンプ7bの間に可変圧力調整弁7iを設け、微小な圧力変動に対する制御を行う。   An evacuation pump 7b is connected to depressurize the decompression chamber 7, but a variable pressure regulating valve 7i is provided between the decompression chamber 7 and the evacuation pump 7b in order to keep the pressure level constant at a low degree of vacuum. Controls minute pressure fluctuations.

減圧室7の圧力が上がり、それを真空ゲージ7eが検知すると、圧力検知信号がシーケンサ7fに入力される。シーケンサ7fは、通信手段7gを介して、サーボアンプ7hに指令を出し、可変圧力調整弁7iの開閉を制御するサーボモータ7jを操作し、可変圧力調整弁7iを開く。   When the pressure in the decompression chamber 7 rises and the vacuum gauge 7e detects it, a pressure detection signal is input to the sequencer 7f. The sequencer 7f issues a command to the servo amplifier 7h via the communication means 7g, operates the servo motor 7j that controls the opening / closing of the variable pressure regulating valve 7i, and opens the variable pressure regulating valve 7i.

減圧室7の圧力が設定値に達すると、シーケンサ7fの指令により、サーボアンプ7hが可変圧力調整弁7iを閉じると共に、リーク弁7kを開放して、減圧室7内の圧力を設定値に保つ。   When the pressure in the decompression chamber 7 reaches the set value, the servo amplifier 7h closes the variable pressure regulating valve 7i and opens the leak valve 7k in accordance with a command from the sequencer 7f to keep the pressure in the decompression chamber 7 at the set value. .

着弾した材料溶液9dの拡散展開と材料溶液9d中の溶剤の蒸発が形成される薄膜の膜厚に与える影響が最適となる減圧度が決まれば、常に減圧室7を最適圧力に設定することができる。   If the degree of pressure reduction at which the effect of the diffusion of the landed material solution 9d and the evaporation of the solvent in the material solution 9d on the thickness of the formed thin film is determined is optimal, the decompression chamber 7 can always be set to the optimum pressure. it can.

本発明のインクジェット塗布においては、塗布溶液収納容器2cと各インクジェットヘッド9を塗布溶液供給配管2dで連結し、塗布溶液収納容器2cの液面レベルとインクジェットヘッド9のノズル9a面との水頭差により重力を利用して自然供給する。   In the inkjet coating of the present invention, the coating solution storage container 2c and each inkjet head 9 are connected by a coating solution supply pipe 2d, and due to the water head difference between the liquid level of the coating solution storage container 2c and the nozzle 9a surface of the inkjet head 9. Natural supply using gravity.

剪断型のインクジェットヘッド9を用い、大気圧下でインクジェット塗布を行う場合、塗布溶液収納容器2cの液面レベルがインクジェットヘッド9のノズル9a面より約100mm低く設定すると良好な吐出が行われる。   When ink jet application is performed under atmospheric pressure using the shear type ink jet head 9, good discharge is performed when the liquid level of the application solution storage container 2 c is set to be about 100 mm lower than the nozzle 9 a surface of the ink jet head 9.

尚、塗布溶液収納容器2cの液面の方を適度に低くすることで、インクジェットヘッド9のメニスカス9eを適正にすることができる。液面が高くなると液漏れが生じやすくなり、液面が低すぎると吐出不能になりやすくなる。   In addition, the meniscus 9e of the inkjet head 9 can be made appropriate by making the liquid level of the coating solution storage container 2c moderately low. When the liquid level becomes high, liquid leakage tends to occur, and when the liquid level is too low, it becomes difficult to discharge.

また、インクジェットヘッド9が減圧室7内で、塗布溶液収納容器2cが減圧室7外にあると、10m以上の非常に大きい水頭差を確保する必要が生じ、装置を構成することが困難となるため、塗布溶液収納容器2cも減圧室7内に設置する。   Further, if the inkjet head 9 is in the decompression chamber 7 and the coating solution storage container 2c is outside the decompression chamber 7, it is necessary to secure a very large water head difference of 10 m or more, and it becomes difficult to configure the apparatus. Therefore, the coating solution storage container 2 c is also installed in the decompression chamber 7.

大気圧下で材料溶液9dの供給が良好でも、減圧環境下に置くと、沸点が降下するため、内在する水分が気化しやすくなり、気化した又は内在する気体は圧力に反比例して体積を増大させるので、塗布溶液供給配管2d内に材料溶液9dの不連続部分が発生して、安定した吐出が不可能となる。   Even if the supply of the material solution 9d is good at atmospheric pressure, the boiling point drops when placed in a reduced pressure environment, so that the water content is easily vaporized, and the volume of the vaporized or internal gas increases in inverse proportion to the pressure. Therefore, a discontinuous portion of the material solution 9d occurs in the coating solution supply pipe 2d, and stable discharge becomes impossible.

そこで、減圧室7の減圧度を、薄膜形成装置1が設置されるクリーンルーム等の常温(25℃)での水の飽和蒸気圧(3.1kPa)以上、大気圧(101.3kPa)以下の範囲で設定することにより、内在する水分が気化し気泡が発生するのを防止することができる。尚、温度条件が異なれば、それに応じて下限(水の飽和蒸気圧)も変動させる。   Therefore, the degree of decompression of the decompression chamber 7 is in the range of the saturated vapor pressure of water (3.1 kPa) or more and the atmospheric pressure (101.3 kPa) or less at room temperature (25 ° C.) such as a clean room where the thin film forming apparatus 1 is installed. By setting at, it is possible to prevent the inherent moisture from vaporizing and generating bubbles. If the temperature conditions are different, the lower limit (saturated vapor pressure of water) is also changed accordingly.

図6は、本発明である薄膜形成装置で塗布溶液収納容器の液面レベルとインクジェットヘッドのノズル面との水頭差を最適に保つ機構を示す図である。   FIG. 6 is a view showing a mechanism for optimally maintaining the water head difference between the liquid level of the coating solution storage container and the nozzle surface of the inkjet head in the thin film forming apparatus according to the present invention.

インクジェット吐出は圧力伝達が重要であるが、インクジェットヘッド9は、減圧環境下に置かれるので、水頭差による自然供給を行うためには、塗布溶液収納容器2cも減圧室7内に置いて、同じ環境下で行う必要がある。   Ink jet discharge is important for pressure transmission. However, since the ink jet head 9 is placed in a reduced pressure environment, the coating solution storage container 2c is also placed in the reduced pressure chamber 7 in order to perform natural supply due to a water head difference. Must be done in an environment.

水頭差の許容範囲は上下約10mmの幅があるが、材料溶液9dは消費されるので、液面は徐々に下がる。そこで、薄膜形成装置1に水頭差調整機構11を設ける。   The allowable range of the water head difference is about 10 mm above and below, but the material solution 9d is consumed, so the liquid level gradually decreases. Therefore, a water head difference adjusting mechanism 11 is provided in the thin film forming apparatus 1.

減圧室7内に、移動ステージ11bを垂直方向に移動させることができる収納容器昇降用アクチュエータ11aを設置し、移動ステージ11bに塗布溶液収納容器2cを載置する。   A storage container lifting / lowering actuator 11a capable of moving the moving stage 11b in the vertical direction is installed in the decompression chamber 7, and the coating solution storage container 2c is placed on the moving stage 11b.

また、塗布溶液収納容器2cを挟むように液面監視センサ11cを取り付ける。液面レベルの低下を検知すると、収納容器昇降用アクチュエータ11aにより塗布溶液収納容器2cを上昇させて、常に一定の水頭差を維持する。   Further, the liquid level monitoring sensor 11c is attached so as to sandwich the coating solution storage container 2c. When a drop in the liquid level is detected, the coating solution storage container 2c is raised by the storage container lifting / lowering actuator 11a to always maintain a constant water head difference.

材料溶液9dの不足を補うために、減圧室7の外に補充用タンク11dを設け、塗布動作の中断時等に、補充用ポンプ11eで塗布溶液収納容器2cに材料溶液9dを送るようにすることもできる。   In order to compensate for the shortage of the material solution 9d, a replenishment tank 11d is provided outside the decompression chamber 7, and the material solution 9d is sent to the application solution storage container 2c by the replenishment pump 11e when the application operation is interrupted. You can also.

図7は、本発明である薄膜形成装置で塗布溶液収納容器をインクジェットヘッドよりも上方に配置し、配管系統を効率化した構成を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing a configuration in which the coating solution storage container is disposed above the inkjet head in the thin film forming apparatus according to the present invention, and the piping system is made more efficient.

水頭差の設定値は、インクジェットヘッド9のノズル9a面における静止状態での材料溶液9dに掛かる力の釣合いから求められ、塗布溶液収納容器2cの液面はノズル9a面によりも最適設定値だけ低くする必要がある。   The set value of the water head difference is obtained from the balance of the force applied to the material solution 9d in the stationary state on the nozzle 9a surface of the inkjet head 9, and the liquid level of the coating solution storage container 2c is lower than the nozzle 9a surface by the optimal set value. There is a need to.

しかし、インクジェットヘッド9と基板3の塗布ギャップは、通常約0.5mmであるため、塗布溶液収納容器2cを基板搬送テーブル4上に置くことはできないし、インクジェットヘッド9よりも高い位置に置くこともできない。   However, since the coating gap between the inkjet head 9 and the substrate 3 is usually about 0.5 mm, the coating solution storage container 2c cannot be placed on the substrate transport table 4, and is placed at a position higher than the inkjet head 9. I can't.

そのため、基板搬送テーブル4の可動範囲外であるかなり離れた位置に塗布溶液収納容器2cを設置すると、塗布溶液供給配管2dが非常に長くなり、配管抵抗も増大してしまう。   For this reason, if the application solution storage container 2c is installed at a position far away from the movable range of the substrate transfer table 4, the application solution supply pipe 2d becomes very long and the pipe resistance also increases.

そこで、薄膜形成装置1aでは、塗布溶液供給配管2dを短く整然と配置し、塗布溶液収納容器2cをインクジェットヘッド9よりも高い位置に設置できるように微差圧調整機構12を設けて信頼性を確保する。   Therefore, in the thin film forming apparatus 1a, the coating solution supply pipe 2d is arranged in a short and orderly manner, and the fine differential pressure adjusting mechanism 12 is provided so that the coating solution storage container 2c can be installed at a position higher than the inkjet head 9, thereby ensuring reliability. To do.

微差圧調整機構12は、電空レギュレータ12aを用いて、塗布溶液収納容器2cが高い位置にあっても、インクジェットヘッド9と塗布溶液収納容器2cの間にマイナスの微差圧を生じさせる。   The fine differential pressure adjusting mechanism 12 uses the electropneumatic regulator 12a to generate a negative fine differential pressure between the inkjet head 9 and the coating solution storage container 2c even when the coating solution storage container 2c is at a high position.

図8は、本発明である薄膜形成装置に設置した電空レギュレータの制御構造を示す図である。電空レギュレータ12aは、排気弁12bと給気弁12cを有し、設定圧力により両者を使い分けることで、昇圧にも降圧にも対応することができる。   FIG. 8 is a diagram showing a control structure of an electropneumatic regulator installed in the thin film forming apparatus according to the present invention. The electropneumatic regulator 12a has an exhaust valve 12b and an air supply valve 12c, and can be used for both step-up and step-down by properly using both according to the set pressure.

例えば、制御回路12iに昇圧の入力信号が入ると、給気用電磁弁12dは開き、排気用電磁弁12eは閉じて、給気の一部が給気用電磁弁12dを通してパイロット室12fに送られる。パイロット室12fの圧力が上昇し、ダイヤフラム12gの上面に作用すると、ダイヤフラム12gと連動する給気弁12cが開き、給気による加圧が出力圧力となる。   For example, when a boost input signal is input to the control circuit 12i, the supply solenoid valve 12d is opened, the exhaust solenoid valve 12e is closed, and a part of the supply air is sent to the pilot chamber 12f through the supply solenoid valve 12d. It is done. When the pressure in the pilot chamber 12f rises and acts on the upper surface of the diaphragm 12g, the air supply valve 12c interlocked with the diaphragm 12g opens, and the pressurization by the air supply becomes the output pressure.

一方、制御回路12iに減圧の入力信号が入ると、給気用電磁弁12dは閉じ、排気用電磁弁12eは開いて、パイロット室12fから排気が行われる。パイロット室12fの圧力が下がることで、ダイヤフラム12gと連動する排気弁12bが開き、排気による減圧が出力圧力となる。   On the other hand, when a depressurization input signal is input to the control circuit 12i, the supply solenoid valve 12d is closed, the exhaust solenoid valve 12e is opened, and exhaust is performed from the pilot chamber 12f. When the pressure in the pilot chamber 12f is lowered, the exhaust valve 12b interlocked with the diaphragm 12g is opened, and the decompression due to the exhaust becomes the output pressure.

図9は、本発明である薄膜形成装置の電空レギュレータの出力圧力を一定値に収束させる制御を実現させるブロック図である。   FIG. 9 is a block diagram for realizing control for converging the output pressure of the electropneumatic regulator of the thin film forming apparatus according to the present invention to a constant value.

電空レギュレータ12aで一連の動作を行ったら、圧力検出センサ12hでパイロット室12fの内部圧力を検出し、制御回路12iにフィードバックすることにより、入力信号に比例した出力圧力になるまで繰り返し動作を実行する。   When a series of operations are performed by the electropneumatic regulator 12a, the internal pressure of the pilot chamber 12f is detected by the pressure detection sensor 12h and fed back to the control circuit 12i, so that the operation is repeated until the output pressure is proportional to the input signal. To do.

尚、電空レギュレータ12aは、直列又は並列に多段的に設置することにより、精度を向上させたりすることも可能である。   The electropneumatic regulator 12a can be improved in accuracy by being installed in multiple stages in series or in parallel.

本発明である薄膜形成装置の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the thin film formation apparatus which is this invention. 本発明である薄膜形成装置で配向膜を形成した液晶表示素子の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the liquid crystal display element which formed the alignment film with the thin film forming apparatus which is this invention. 本発明である薄膜形成装置で1パス塗布を行う場合に擬似的な長尺ラインを構成したヘッドのレイアウトを示す平面図及び正面図である。It is the top view and front view which show the layout of the head which comprised the pseudo elongate line when performing 1 pass application | coating with the thin film forming apparatus which is this invention. 本発明である薄膜形成装置の塗布動作における制御構造を示す図である。It is a figure which shows the control structure in the application | coating operation | movement of the thin film forming apparatus which is this invention. 本発明である薄膜形成装置の減圧室における制御構造を示す図である。It is a figure which shows the control structure in the decompression chamber of the thin film forming apparatus which is this invention. 本発明である薄膜形成装置で塗布溶液収納容器の液面レベルとインクジェットヘッドのノズル面との水頭差を最適に保つ機構を示す図である。It is a figure which shows the mechanism which maintains the water head difference of the liquid level of a coating solution storage container and the nozzle surface of an inkjet head optimally with the thin film forming apparatus which is this invention. 本発明である薄膜形成装置で塗布溶液収納容器をインクジェットヘッドよりも上方に配置し、配管系統を効率化した構成を示す図である。It is a figure which shows the structure which arrange | positioned the coating solution storage container above the inkjet head with the thin film forming apparatus which is this invention, and made the piping system efficient. 本発明である薄膜形成装置に設置した電空レギュレータの制御構造を示す図である。It is a figure which shows the control structure of the electropneumatic regulator installed in the thin film forming apparatus which is this invention. 本発明である薄膜形成装置の電空レギュレータの出力圧力を一定値に収束させる制御を実現させるブロック図である。It is a block diagram which implement | achieves the control which converges the output pressure of the electropneumatic regulator of the thin film formation apparatus which is this invention to a fixed value. 従来の薄膜形成装置の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the conventional thin film formation apparatus. インクジェットヘッドのノズル面と塗布溶液収納容器の液面レベルとの水頭差について示した図である。It is the figure shown about the water head difference of the nozzle surface of an inkjet head, and the liquid level of a coating solution storage container. インクジェットヘッドから吐出した液滴が基板上に展開し、最終的な液滴断面形状に及ぼす減圧度の影響について示した図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the influence of the degree of pressure reduction on the final droplet cross-sectional shape when droplets discharged from an inkjet head are developed on a substrate. 吐出前段階におけるノズル先端での溶液メニスカスの形状に影響を及ぼす水頭差の状態について示した図である。It is the figure shown about the state of the water head difference which affects the shape of the solution meniscus in the nozzle tip in the stage before discharge. 液晶配向膜の溶剤成分と水の蒸気圧を示すグラフである。It is a graph which shows the vapor pressure of the solvent component and water of a liquid crystal aligning film.

符号の説明Explanation of symbols

1 薄膜形成装置
1a 薄膜形成装置
1b 薄膜形成装置
2 ヘッド
2a ヘッドブラケット
2b ヘッド昇降用アクチュエータ
2c 塗布溶液収納容器
2d 塗布溶液供給配管
2e 門型フレーム
3 基板
4 基板搬送テーブル
4a 静電チャック
5 ステージ
5a リフトピン機構
6 ガイドレール
6a テーブル移動用アクチュエータ
6b 位置検出器
7 減圧室
7a ベースフレーム
7b 真空排気ポンプ
7c 揮発性溶剤吸着処理装置
7d 真空シール
7e 真空ゲージ
7f シーケンサ
7g 通信手段
7h サーボアンプ
7i 可変圧力調整弁
7j サーボモータ
7k リーク弁
8 液晶パネル
8a 配向膜
9 インクジェットヘッド
9a ノズル
9b 材料溶液供給口
9c ヘッドコントローラ接続ケーブル
9d 材料溶液
9e メニスカス
9f 液垂れ
10 システム制御装置
10a インクジェットヘッドコントローラ
10b ヘッド駆動部
10c メモリ部
10d 制御部
10e 制御用コンピュータ
10f ステージコントローラ
10g 減圧制御
11 水頭差調整機構
11a 収納容器昇降用アクチュエータ
11b 移動ステージ
11c 液面監視センサ
11d 補充用タンク
11e 補充用ポンプ
12 微差圧調整機構
12a 電空レギュレータ
12b 排気弁
12c 給気弁
12d 給気用電磁弁
12e 排気用電磁弁
12f パイロット室
12g ダイヤフラム
12h 圧力検出センサ
12i 制御回路
13 大気中における成膜挙動
13a 減圧下における成膜挙動
14 水頭差適正
14a 水頭差過剰
14b 水頭差不足
15 蒸気圧線図
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin film forming apparatus 1a Thin film forming apparatus 1b Thin film forming apparatus 2 Head 2a Head bracket 2b Actuator for raising / lowering head 2c Coating solution storage container 2d Coating solution supply piping 2e Portal frame 3 Substrate 4 Substrate transport table 4a Electrostatic chuck 5 Stage 5a Lift pin Mechanism 6 Guide rail 6a Table moving actuator 6b Position detector 7 Decompression chamber 7a Base frame 7b Vacuum exhaust pump 7c Volatile solvent adsorption processing device 7d Vacuum seal 7e Vacuum gauge 7f Sequencer 7g Communication means 7h Servo amplifier 7i Variable pressure regulating valve 7j Servo motor 7k Leak valve 8 Liquid crystal panel 8a Alignment film 9 Inkjet head 9a Nozzle 9b Material solution supply port 9c Head controller connection cable 9d Material solution 9e Meniscus 9f Liquid dripping DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 System controller 10a Inkjet head controller 10b Head drive part 10c Memory part 10d Control part 10e Control computer 10f Stage controller 10g Depressurization control 11 Hydrohead adjustment mechanism 11a Storage container raising / lowering actuator 11b Moving stage 11c Liquid level monitoring sensor 11d For replenishment Tank 11e Replenishment pump 12 Fine differential pressure adjustment mechanism 12a Electro-pneumatic regulator 12b Exhaust valve 12c Intake valve 12d Inlet solenoid valve 12e Exhaust solenoid valve 12f Pilot chamber 12g Diaphragm 12h Pressure detection sensor 12i Control circuit 13 Formation in air Membrane behavior 13a Deposition behavior under reduced pressure 14 Suitable head differential 14a Excessive head differential 14b Insufficient head differential 15 Vapor pressure diagram

Claims (4)

一定間隔で形成された複数のノズルから材料溶液を吐出して基板に塗布する複数のインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドにノズル面と液面との水頭差を利用して材料溶液を供給する塗布溶液収納容器と、
前記基板を載置し水平に移動させる基板搬送テーブルと、
前記インクジェットヘッドの吐出を制御するインクジェットヘッドコントローラ及び前記基板搬送テーブルを移動させると共に位置を検出してフィードバック制御するステージコントローラを有するシステム制御装置と、
前記インクジェットヘッド及び塗布溶液収納容器及び基板搬送テーブルを収容する減圧手段を備えた減圧室とからなり、
前記インクジェットヘッドに直接接続された前記塗布溶液収納容器を同じ減圧環境下に置くことを特徴とする薄膜形成装置。
A plurality of inkjet heads for discharging a material solution from a plurality of nozzles formed at regular intervals and applying the solution to a substrate;
A coating solution storage container for supplying a material solution to the inkjet head using a water head difference between a nozzle surface and a liquid surface;
A substrate transfer table for placing and moving the substrate horizontally;
A system controller having an inkjet head controller that controls the ejection of the inkjet head, and a stage controller that moves the substrate transfer table and detects the position and performs feedback control;
A decompression chamber having decompression means for housing the inkjet head, the coating solution storage container, and the substrate transfer table;
The thin film forming apparatus, wherein the coating solution storage container directly connected to the ink jet head is placed under the same reduced pressure environment.
減圧室内の圧力が大気圧(101.3kPa)から水の飽和蒸気圧である3.1kPaの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜形成装置。   2. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the pressure in the decompression chamber is in a range from atmospheric pressure (101.3 kPa) to 3.1 kPa which is a saturated vapor pressure of water. 塗布溶液収納容器の液面レベルを検知し、前記塗布溶液収納容器を昇降させることにより、インクジェットヘッドのノズル面と塗布溶液収納容器の液面の水頭差を一定に維持する水頭差調整機構を設けたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の薄膜形成装置。   A water head difference adjustment mechanism is provided that detects the liquid level of the coating solution storage container and moves the coating solution storage container up and down to maintain a constant water head difference between the nozzle surface of the inkjet head and the liquid surface of the coating solution storage container. The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the thin film forming apparatus is provided. 塗布溶液収納容器をインクジェットヘッドより高い位置に設置し、電空レギュレータでインクジェットヘッドと塗布溶液収納容器の間にマイナスの微差圧を生じさせる微差圧調整機構を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の薄膜形成装置。   A fine differential pressure adjusting mechanism is provided in which the coating solution storage container is installed at a position higher than the inkjet head, and a negative differential pressure is generated between the inkjet head and the coating solution storage container by an electropneumatic regulator. The thin film forming apparatus according to any one of claims 1 to 3.
JP2008006366A 2008-01-16 2008-01-16 Thin film forming apparatus Pending JP2009165951A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008006366A JP2009165951A (en) 2008-01-16 2008-01-16 Thin film forming apparatus
CN2008801246374A CN101909767A (en) 2008-01-16 2008-03-26 Thin film forming apparatus
PCT/JP2008/056528 WO2009090762A1 (en) 2008-01-16 2008-03-26 Thin film forming apparatus
KR1020107013638A KR20100102124A (en) 2008-01-16 2008-03-26 Thin film forming apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008006366A JP2009165951A (en) 2008-01-16 2008-01-16 Thin film forming apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009165951A true JP2009165951A (en) 2009-07-30

Family

ID=40885170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008006366A Pending JP2009165951A (en) 2008-01-16 2008-01-16 Thin film forming apparatus

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2009165951A (en)
KR (1) KR20100102124A (en)
CN (1) CN101909767A (en)
WO (1) WO2009090762A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101116320B1 (en) 2009-09-22 2012-03-09 에이피시스템 주식회사 Appratus for dropping liquid

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103264006A (en) * 2013-04-18 2013-08-28 合肥京东方光电科技有限公司 Printing machine
CN103994740B (en) * 2014-04-22 2016-08-24 京东方科技集团股份有限公司 Film thickness measurement device and film thickness measuring method
JP6490835B2 (en) * 2015-12-11 2019-03-27 東芝三菱電機産業システム株式会社 Mist coating film forming apparatus and mist coating film forming method
CN109414718A (en) * 2016-07-11 2019-03-01 东芝三菱电机产业系统株式会社 Droplet coating film forming device and droplet coating film forming method
KR102020148B1 (en) * 2018-05-10 2019-11-04 세메스 주식회사 Inkjet process apparatus
CN113522641B (en) * 2020-04-13 2022-09-16 阳程科技股份有限公司 Coating machine capable of controlling coating head coating thickness by unreeling dust-free cloth
CN111889323B (en) * 2020-07-30 2021-07-27 暨南大学 Automatic film scraping equipment capable of performing vacuum/gas modification treatment and operation method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001105627A (en) * 1999-10-14 2001-04-17 Seiko Epson Corp Ink supply apparatus
JP2006015245A (en) * 2004-07-01 2006-01-19 Seiko Epson Corp Apparatus and method for forming film
JP2006088090A (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Seiko Epson Corp Liquid droplet discharge device
JP2006192785A (en) * 2005-01-14 2006-07-27 Sharp Corp Fluid ejector, inkjet printer, and control method of fluid ejector
JP2006289355A (en) * 2005-03-18 2006-10-26 Ran Technical Service Kk Apparatus and method for forming thin film

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001105627A (en) * 1999-10-14 2001-04-17 Seiko Epson Corp Ink supply apparatus
JP2006015245A (en) * 2004-07-01 2006-01-19 Seiko Epson Corp Apparatus and method for forming film
JP2006088090A (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Seiko Epson Corp Liquid droplet discharge device
JP2006192785A (en) * 2005-01-14 2006-07-27 Sharp Corp Fluid ejector, inkjet printer, and control method of fluid ejector
JP2006289355A (en) * 2005-03-18 2006-10-26 Ran Technical Service Kk Apparatus and method for forming thin film

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101116320B1 (en) 2009-09-22 2012-03-09 에이피시스템 주식회사 Appratus for dropping liquid

Also Published As

Publication number Publication date
CN101909767A (en) 2010-12-08
KR20100102124A (en) 2010-09-20
WO2009090762A1 (en) 2009-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009165951A (en) Thin film forming apparatus
KR100526931B1 (en) Formation apparatus and method of thin film, manufacturing apparatus and method of liquid crystal device, liquid crystal device, manufacturing apparatus and method of thin film structure, thin film structure, and electronic equipment
US8297744B2 (en) Functional liquid supply apparatus, liquid droplet ejection apparatus, method of manufacturing electro-optical apparatus, electro-optical apparatus and electronic apparatus
US8039059B2 (en) Method for manufacturing product
KR100848077B1 (en) Ejection inspection device and liquid droplet ejection apparatus
KR101911701B1 (en) Paste dispenser and method for controlling the same
JP6804850B2 (en) Coating device and coating method
US8888548B2 (en) Apparatus of dispensing liquid crystal using the ultrasonic wave
TWI511797B (en) Liquid crystal material coating apparatus and liquid crystal material coating method
JP2015119160A (en) Coating applicator
JP2007275795A (en) Functional liquid supply device and liquid droplet discharge device, method for manufacturing electrooptical apparatus, electrooptical apparatus, and electronic apparatus
KR20100138793A (en) Apparatus and method for applying paste
JP2006289355A (en) Apparatus and method for forming thin film
JP2015091569A (en) Coating apparatus
KR102011913B1 (en) Inkjet apparatus
JP3928563B2 (en) Film forming apparatus, liquid filling method thereof, device manufacturing apparatus, device manufacturing method, device and electronic apparatus
WO2011033866A1 (en) Coating device and coating method
JP4168855B2 (en) Thin film forming apparatus, thin film forming method, liquid crystal device manufacturing apparatus, liquid crystal device manufacturing method, liquid crystal apparatus, thin film structure manufacturing apparatus, thin film structure manufacturing method, and electronic apparatus
JP3177680U (en) Thin film forming equipment
JP4654948B2 (en) Ejection inspection apparatus, droplet ejection apparatus, and electro-optic device manufacturing method
JP2011206739A (en) Inkjet type coating apparatus
JP6049560B2 (en) Coating device and slit nozzle
JP2006088067A (en) Ink jet coater and method for ink jet coating
WO2007108364A1 (en) Thin film forming device and thin film forming method
WO2011033865A1 (en) Coating device and coating method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110114

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20130118

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130516