JP2011200839A - 膜形成装置および膜形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の液体塗布対象が存在し、かつ塗布エリア内に他の塗布膜が存在する場合においても、塗布された液体同士が合体することなく、また、塗布膜が再溶解し膜形状が変化することなく、短いプロセスタクトで膜厚、形状を精密に制御された塗布膜の作製を実現する。
【解決手段】本発明の膜形成装置１は、液体を塗布するためのインクジェットヘッド１０と、基板２０における液体が塗布された塗布部分を局所的に加熱するエアヒーター５０と、エアヒーター５０により加熱された塗布部分を局所的に冷却するブロアー５１とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、機能性材料を含む液体を任意の箇所に局所的に塗布し、乾燥させることで塗布膜を作製する膜形成装置および膜形成方法に関する。

近年、インクを吐出する技術は、民生用のプリンタのみならず、液晶用のＣＦ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ）パネルやＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）パネルの製造工程においても幅広く転用されるようになってきており、その用途が多様化している。

その一例としては、インクを吐出する技術を利用して、基板上にパターンを形成するインクジェットパターニング技術が挙げられる。インクジェットパターニング技術は、インク吐出装置により微量液体（インク）を噴射し、基板上に直接微細なパターンを印字する技術である。このインクジェットパターニング技術は、従来のフォトリソグラフィーによる真空プロセスを用いたパターン生成方法に代わり、脱真空プロセスに使用可能な技術として注目が高まっている。

このようなインクジェットパターニング技術を用いた生産装置として、例えばゲート絶縁膜を形成するための生産装置がある（例えば、特許文献１）。この装置は、絶縁材料を含む液体を、ゲート線とソース線とが交差する領域、若しくは保持容量が形成される領域に滴下することにより、選択的に絶縁膜を形成する。この装置を用いて、基板全面において選択的に絶縁膜を形成することにより、フォトリソグラフィー工程を削減できる。

また、インクジェットパターニング技術は、基板全面印刷技術としてのみならず、ダストの付着等を原因とした従来の真空プロセスで発生する成膜不良を修正するための技術としても広く用いられており、このような修復装置の開発も進んでいる。例えば、これらの装置で用いられるゲート絶縁膜の修正方法は、ゲート線とソース線とが交差する領域、若しくは保持容量が形成される領域における成膜不良箇所に対し、インクジェットパターニング技術によって絶縁材料を含む液滴を吐出し、ゲート線、もしくは保持容量線を覆う絶縁膜を形成させて修正するものである。

また、従来の技術において、インクジェットで塗布された液体同士が合体しないよう塗布後に液体を乾燥させる方法が提案されている。例えば、特許文献２では、液体吐出装置が置かれた温度ａに対し、ａ±１℃でブローする方法が記載されている。また、特許文献３や特許文献４では、塗布箇所を加熱乾燥させる方法が記載されている。

国際公開２００４−０８６４８７号パンフレット（２００４年１０月 ７日公開） 特開２００４−１９８８５６号公報（２００４年 ７月１５日公開） 特開２００８−２５３８５９号公報（２００８年１０月２３日公開） 特開２００５−１７５４６８号公報（２００５年 ６月３０日公開）

インクジェットによる成膜不良を修正する方法には、成膜不良箇所のみに局所的にインクを塗布するインク塗布工程が含まれる。例えば、上述したゲート線上の絶縁膜欠損部へのインクの塗布、膜形成による絶縁膜修正を目的とした場合、絶縁材料を含む液体を、ゲート線とソース線とが交差する領域、若しくは保持容量が形成される領域の成膜不良箇所に滴下することにより、選択的に絶縁膜を形成する。

このような絶縁膜修正を行う場合、形成される絶縁膜の絶縁特性の確保が必要である。この絶縁特性は、絶縁膜の膜厚および形状に依存する。膜厚を厚くすれば絶縁特性（絶縁耐圧）がよくなるが、絶縁膜が厚くなりすぎるとその分液晶層が薄くなりニュートンリングが発生する、あるいはＴＦＴ基板とＣＦ基板との貼り合せ時に接触してしまうといった問題が発生する。このため、所定の範囲の膜厚、形状になるように、インクの塗布量を設計する必要がある。

ところが、小型機種や近年増加傾向にある高精細パターン機種においてはゲート線とソース線とが交差する領域間の距離が短いものがあり、このような機種を修正する際、塗布液滴の濡れ広がりサイズがゲート線とソース線とが交差する領域間の距離よりも大きくなり、隣接した修正対象に塗布した液体同士が合体し、所望の膜厚、形状の膜を形成できなくなるといった問題が発生する。特に、液体同士を合体しないように塗布液滴量を調整しようとすると、必要な膜厚が得られない、親撥水コントラストを付与し塗布エリアを制約しようとすると工程が増えるといった問題があった。しかしながら、特許文献１では上記問題について、明確な記載がない。

従来からの技術を応用すれば、インクジェットで塗布された液体同士が合体しないよう塗布後に液体を乾燥させる方法が考えられる。例えば、特許文献２では、液体吐出装置が置かれた温度ａに対し、ａ±１℃でブローする方法が記載されている。また、特許文献３や特許文献４では、塗布箇所を加熱乾燥させる方法が記載されている。

しかしながら、特許文献２に記載の方法では、先に塗布、乾燥させた膜を後から塗布した液体が再度溶解させてしまい、膜厚、形状が変わるといった問題があった。また、特許文献３、特許文献４のように液体塗布箇所を加熱乾燥させる方法では、乾燥された塗布膜が次に塗布される液体により再度溶解し、膜形状が変わるといった問題がなくなるものの、先に塗布した液体を加熱乾燥する際に基板まで加熱されるため、次に塗布される液体が予め加熱された箇所に塗布された際、塗布液体の濡れ広がりや乾燥挙動が先に塗布された液体の場合と異なり、結果的に膜厚、形状が変わるといった問題があった。また、基板が加熱された影響が排除されるまで待つと、プロセスタクトが長くなるといった問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の液体塗布対象が存在し、かつ塗布エリア内に他の塗布膜が存在する場合においても、塗布された液体同士が合体することなく、また、塗布膜が再溶解し膜形状が変化することなく、短いプロセスタクトで膜厚、形状を精密に制御された塗布膜を作製することができる膜形成装置および膜形成方法を提供することにある。

本発明の膜形成装置は、上記の課題を解決するために、機能性材料を含む液体を基板の任意の箇所に局所的に塗布し、乾燥させることで塗布膜を作製する膜形成装置であって、前記液体を塗布するための液体塗布手段と、前記基板における液体が塗布された塗布部分を局所的に加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された前記塗布部分を局所的に冷却する冷却手段とを備えたことを特徴としている。

上記の構成によれば、加熱手段は前記基板における液体が塗布された塗布部分を局所的に加熱し、冷却手段は、加熱手段により加熱された塗布部分を冷却することになる。このように、冷却手段により、液体の加熱乾燥後に温度上昇した領域が冷却されることで、基板の温度上昇による塗布液体の濡れ広がりや乾燥挙動の変化を回避することができる。それゆえ、上記の構成によれば、複数の液体塗布対象が存在し、かつ塗布エリア内に他の塗布膜が存在する場合においても、塗布された液体同士が合体することなく、また、塗布膜が再溶解し膜形状が変化することなく、短いプロセスタクトで膜厚、形状を精密に制御された塗布膜を作製することができる。

本発明の膜形成装置は、前記加熱手段として、加熱気体吹きつけ手段を備え、前記加熱気体吹きつけ手段は、気体供給口と気体吹出口と抵抗発熱体とを備え、前記気体供給口から供給された気体を、前記抵抗発熱体で加熱し、前記気体吹出口から熱風として加熱された前記気体を局所的に吹きつけることが好ましい。

上記の構成によれば、加熱気体吹きつけ手段は、供給された気体を内部で加熱し排出できる構成であるため、塗布部分に対し熱風を局所的に吹きつけることができる。それゆえに、塗布液体の周りの溶媒蒸気を置換しながら乾燥させることができ、乾燥効率を上げることができる。また、レーザーやランプなどの光エネルギーを吸収させることで塗布液体を瞬間的に温度上昇させる乾燥方法と比べ、温度上昇が緩やかであり、基板への熱的なダメージ（熱的なストレス）を小さくすることができる。

本発明の膜形成装置は、前記冷却手段として、気体吹きつけ手段を備え、前記気体吹きつけ手段は、気体供給口と気体吹出口とを備え、前記気体供給口に供給された気体を、前記気体吹出口から局所的に吹きつけることが好ましい。

上記の構成によれば、前記気体吹きつけ手段は、気体供給口と気体吹出口とを備え、前記気体供給口に供給された気体を、前記気体吹出口から局所的に吹きつけるので、前記加熱手段と同種の気体を吹きつけることができる。このため、膜形成装置の構成が簡便となる。

本発明の膜形成装置は、前記加熱手段として、加熱気体吹きつけ手段を備え、前記加熱気体吹きつけ手段は、前記気体吹きつけ手段と同じ構成であることが好ましい。

上記の構成によれば、前記加熱手段として、加熱気体吹きつけ手段を備え、前記加熱気体吹きつけ手段は、前記気体吹きつけ手段と同じ構成である、すなわち、気体吹きつけ手段は冷却手段と加熱手段とで同じもので構成されている。このため、冷却手段と加熱手段とを入れ替えることができ、冷却手段を加熱手段の予備部品として扱えることができる。例えば、加熱手段の抵抗発熱体が断線して加熱できなくなったとしても、冷却手段の抵抗発熱体により加熱気体を吹きつけるように調整すれば、冷却手段を加熱手段として扱えることができる。また、断線した抵抗発熱体を持つ加熱手段は、加熱はできなくとも気体を吹きつけることはできるため冷却手段として用いることができる。

それゆえに、上記の構成によれば、部品交換の頻度を下げることができ、装置の稼働率を上げることができる。

本発明の膜形成方法は、上記の課題を解決するために、機能性材料を含む液体を基板上の任意の箇所に局所的に塗布し乾燥させることで塗布膜を作製する膜形成方法であって、基板上の少なくとも２箇所の第１および第２の塗布対象箇所に対して、前記第１および第２の塗布対象箇所の間隔Ｐと、前記液体の前記基板上での濡れ広がり径Ｄとの関係が下記式（１）
Ｐ ≦ Ｄ （１）
で表される条件で液体を塗布するときに、第１の塗布対象箇所に前記液体を塗布し、基板上で前記液体が濡れ広がった第１の塗布領域を形成する第１の塗布工程と、前記第１の塗布領域を局所的に加熱する加熱工程と、前記加熱工程において、前記第１の塗布領域を含む温度上昇した領域を冷却する冷却工程と、前記冷却工程後に、第２の塗布対象箇所に前記液体を塗布し、基板上で前記液体が濡れ広がった第２の塗布領域を形成する第２の塗布工程とを実施することを特徴としている。

上記の構成によれば、第１の塗布対象箇所に前記液体を塗布し、基板上で前記液体が濡れ広がった第１の塗布領域を形成する第１の塗布工程と、前記第１の塗布領域を局所的に加熱する加熱工程と、前記加熱工程において、前記第１の塗布領域を含む温度上昇した領域を冷却する冷却工程と、前記冷却工程後に、第２の塗布対象箇所に前記液体を塗布し、基板上で前記液体が濡れ広がった第２の塗布領域を形成する第２の塗布工程とを実施しており、第１の塗布工程、加熱工程、および冷却工程を経て、先に塗布した液体を加熱乾燥させて塗布膜を形成している。それゆえ、この塗布膜は、第２の塗布工程にて塗布される液体により溶解し、膜形状が変化することがない。また、冷却工程において、前記第１の塗布領域を含む温度上昇した領域を冷却するので、後の第２の塗布工程にて塗布される液体は、基板温度の影響を受けて濡れ広がりや乾燥挙動が変わることがなく、形成される塗布膜の膜厚や形状の変動を防ぐことができる。その結果、上記の構成によれば、第２の塗布対象箇所において、第１の塗布対象箇所に形成した塗布膜と大差ない膜厚および形状の塗布膜を作製することができる。

したがって、上記の構成によれば、複数の液体塗布対象が存在し、かつ塗布エリア内に他の塗布膜が存在する場合においても、塗布された液体同士が合体することなく、また、塗布膜が再溶解し膜形状が変化することなく、短いプロセスタクトで膜厚、形状を精密に制御された塗布膜を作製することができる。

本発明の膜形成方法は、前記加熱工程において、加熱された気体を局所的に吹きつけることにより、前記第１の塗布領域を加熱することが好ましい。

上記の構成によれば、前記加熱工程において、加熱された気体（熱風）を局所的に吹きつけることにより、前記第１の塗布領域を加熱するため、第１の塗布領域にある液体の周りの溶媒蒸気を置換しながら乾燥させることができ、乾燥効率を上げることができる。また、レーザーやランプなどの光エネルギーを吸収させることで瞬間的に温度上昇させる乾燥方法に比べ、温度上昇が緩やかであり、基板への熱的なダメージを小さくすることができる。

本発明の膜形成方法は、加熱工程前の温度をａとしたとき、前記冷却工程において、ａ±１℃の温度の気体を局所的に吹きつけることにより、冷却を行うことが好ましい。

上記の構成によれば、前記冷却工程において、ａ±１℃の温度の気体を局所的に吹きつけることにより、冷却を行う、すなわち加熱工程前の基板温度に近い温度の風を吹きつけることで冷却するため、熱膨張、収縮や内部応力変動など影響による基板への熱的なダメージを抑えることができる。

本発明の膜形成装置は、以上のように、前記液体を塗布するための液体塗布手段と、前記基板における液体が塗布された塗布部分を局所的に加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された前記塗布部分を局所的に冷却する冷却手段とを備えた構成である。

本発明の膜形成方法は、以上のように、基板上の少なくとも２箇所の第１および第２の塗布対象箇所に対して、前記第１および第２の塗布対象箇所の間隔Ｐと、前記液体の前記基板上での濡れ広がり径Ｄとの関係が下記式（１）
Ｐ ≦ Ｄ （１）
で表される条件で液体を塗布するときに、第１の塗布対象箇所に前記液体を塗布し、基板上で前記液体が濡れ広がった第１の塗布領域を形成する第１の塗布工程と、前記第１の塗布領域を局所的に加熱する加熱工程と、前記加熱工程において、前記第１の塗布領域を含む温度上昇した領域を冷却する冷却工程と、前記冷却工程後に、第２の塗布対象箇所に前記液体を塗布し、基板上で前記液体が濡れ広がった第２の塗布領域を形成する第２の塗布工程とを実施する構成である。

それゆえ、複数の液体塗布対象が存在し、かつ塗布エリア内に他の塗布膜が存在する場合においても、塗布された液体同士が合体することなく、また、塗布膜が再溶解し膜形状が変化することなく、短いプロセスタクトで膜厚、形状を精密に制御された塗布膜を作製することができる。

本発明の実施の一形態に係る液体塗布装置の概略構成を示す斜視図である。 実施の形態１で使用した基板のある絶縁膜欠損領域を観察用カメラによって撮像した画像を模式的に示した模式図である。 基板におけるクロス部および修正クロス部のソース線形成方向の断面図であり、（ａ）は、基板におけるクロス部の、ソース線形成方向の断面図であり、（ｂ）は、基板の絶縁膜欠損部に存在する修正クロス部の、ソース線形成方向の断面図の一例である。 本発明の実施の一形態における絶縁膜修正方法を説明するための模式図（断面図）であり、（ａ）は第１の塗布工程を示し、（ｂ）は加熱工程を示し、（ｃ）は冷却工程を示す。 加熱工程の必要性を説明するための模式図であり、（ａ）は、加熱工程を行わない場合の膜形成方法を示し、（ｂ）は、（ａ）の方法で発生する問題を示し、（ｃ）は、加熱工程における加熱条件が不適切で加熱が不十分である場合に発生する問題を示す。 加熱工程で使用したエアヒーターの温度と時間との関係を示すグラフである。 本発明の実施の一形態におけるエアヒーターの加熱条件で乾燥させた場合の、加熱時間と最大膜厚との関係を示すグラフである。 エアヒーターで加熱後、自然放熱させた場合とブロアーで強制冷却した場合との調整用基板の温度変化を示すグラフである。 基板温度が２３℃であるときの濡れ広がりおよび膜厚を基準とし、各温度での濡れ広がりおよび膜厚の変動率を測定した結果を示すグラフある。 本発明の実施の一形態にかかる膜形成方法を説明するための図であり、（ａ）は、加熱工程および冷却工程の効果を説明するために塗布イメージを模式的に示した模式図であり、（ｂ）は、先に塗布した（第１の塗布工程にて塗布した）塗布膜の断面形状を測定した結果を示すグラフであり、（ｃ）は、（ｂ）の結果を測定方向に１８０μｍシフトさせ、第２の塗布工程で塗布し形成した塗布膜の断面形状の測定結果をイメージしたグラフであり、（ｄ）は、（ｃ）の２つの塗布膜の断面形状を足し合わせた計算結果を示すグラフである。 加熱工程にてエアヒーターを用いず塗布液を自然乾燥させた場合における塗布膜の断面形状を測定した結果を示すグラフである。 加熱工程の後、冷却工程として自然放熱を６０秒行った後に第２の塗布工程を実施した場合の、塗布膜の断面形状を測定した結果を示すグラフである。 加熱工程、冷却工程を実施して作製した塗布膜の断面形状を測定した結果を示すグラフである。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態について説明すれば、以下の通りである。図１は、本発明の実施の一形態に係る液体塗布装置の概略構成を示す斜視図である。

本実施の形態にかかる膜形成装置１は、インクジェットヘッド１０を備え、インクジェットヘッド１０によりインクを基板２０へ吐出することで、基板２０の面にインクが塗布される。この膜形成装置１は、インクジェットヘッド１０、基板２０を保持するステージ３０、吐出制御回路４０、エアヒーター５０、ブロアー５１、観察用カメラ６０、キャリッジ７０、ガントリ８０、および制御部９０を備えている。吐出制御回路４０は、インクジェットヘッド１０におけるインク吐出を制御する。また、キャリッジ７０は、インクジェットヘッド１０、エアヒーター５０、ブロアー５１及び観察用カメラ６０を固定する部材である。また、ガントリ８０は、キャリッジ７０を保持する部材である。

インクジェットヘッド１０は、その液体（インク）吐出口がステージ３０上に配置された基板２０と対向するように、キャリッジ７０に固定されている。インクジェットヘッド１０は、吐出制御回路４０に接続されており、吐出制御回路４０から送信される吐出信号に応じて液体を吐出する。本実施の形態の膜形成装置１では、インクジェットヘッド１０としてシェアモード型のインクジェットヘッドが使用されており、吐出制御回路４０から送信される吐出信号として、パルス電圧が用いられている。なお、図１においては、基板２０におけるインクジェットヘッド１０と対向する面に対し垂直な方向をＺ軸方向とし、基板２０の長尺方向（長手方向）をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に対し垂直な方向をＹ軸方向としている。Ｙ軸方向は、基板２０の幅方向であるといえる。

基板２０は、図示しないロボット等の搬入出手段により、ステージ３０上に配置される。ステージ３０、キャリッジ７０、及びガントリ８０は、制御部９０に接続されている。制御部９０は、ステージ３０、キャリッジ７０、及びガントリ８０の位置を制御する。

ステージ３０には、例えばリニアスケールを持ったステージを採用することができる。この場合、ステージ３０は、エンコーダのパルス信号によって、その移動が制御される。また、制御部９０には、例えばパソコン（ＰＣ）を使用することができる。

吐出制御回路４０は、制御部９０に接続されており、制御部９０から送信された信号に応じて、吐出信号をインクジェットヘッド１０へ送信する。吐出信号のパラメータは、吐出制御回路４０内のメモリーに保持されている。また、吐出信号のパラメータ書き換えは、制御部９０から送信されるパラメータ変更信号によって実施される。なお、パラメータ変更信号は、制御部９０内で作成される。

エアヒーター５０、およびブロアー５１はインクジェットヘッド１０と同様に、キャリッジ７０に固定されている。このため、液体塗布装置１にキャリッジ７０が搭載された後、インクジェットヘッド１０とエアヒーター５０およびブロアー５１との相対位置は変わらない。

エアヒーター５０は、その内部に気体供給口と気体吹出口と抵抗発熱体とＫ型熱電対とを有する加熱気体吹きつけ手段を備えている。Ｋ型熱電対は、抵抗発熱体近傍に配置されるとともに、図示しない温度調整用コントローラーに接続されている。また、抵抗発熱体は、Ｋ型熱電対と同様に、温度調整用コントローラーに接続されており、温度調整用コントローラーがＫ型熱電対から得られる起電流を読み取り、温度変換するとともにあらかじめ設定された温度になるよう、抵抗発熱体に印加する電流量を制御する。

また、エアヒーター５０は図示しない気体配管に接続され、外部から例えば工場圧縮空気等の気体が供給される構成である。気体はエアヒーター５０の気体供給口から供給され、内部の抵抗発熱体で加熱された後、気体吹出口から排出される。排出される気体の温度は、図示しないレギュレーター等の気体供給量調整手段と抵抗発熱体の温度により設定される。

コントローラーは、例えば制御部９０などの外部制御手段に接続され、そこで温度条件が設定される。加熱の開始、終了については外部制御手段からコントローラーに信号が送信され、その信号を基に上記コントローラーが抵抗発熱体に流れる電流のＯＮ／ＯＦＦを設定する。エアヒーター５０には、例えばインフリッジ工業製スーパーエアヒーターＭＡＸを用いることができる。

ブロアー５１は、気体供給口と気体吹出口とを備えた気体吹きつけ手段を備え、外部から供給される気体を基板２０上に局所的に吹きつけるために設けられている。ブロアー５１は、気体を吹きつけることが可能な構成であればよく、例えば配管をつないだだけの構成であってもよい。本実施の形態では、ブロアー５１として、エアヒーター５０と同じインフリッジ工業製スーパーエアヒーターＭＡＸを用いることができる。

観察用カメラ６０は、インクジェットヘッド１０と同様に、キャリッジ７０に固定されている。このため、液体塗布装置１にキャリッジ７０が搭載された後、インクジェットヘッド１０とエアヒーター５０、ブロアー５１および観察用カメラ６０との相対位置は変わらない。また、観察用カメラ６０付近には、図示しないファイバーランプ等の照明手段が取り付けられている。そして、観察用カメラ６０には、照明手段により照らされた基板２０の反射像が撮像される。また、観察用カメラ６０は、制御部９０に接続されている。観察用カメラ６０により撮像された画像は、制御部９０内で画像処理される。そして、これにより、制御部９０を通じて、基板２０内のパターンのサイズ及び形状を認識することができる。

また、キャリッジ７０は、ガントリ８０に固定されている。ガントリ８０は、ステージ３０を幅方向（Ｙ軸方向）に跨ぐように設けられている。換言すると、ガントリ８０は、その長尺方向が基板２０の長尺方向と直交するように配置されている。キャリッジ７０は、ガントリ８０の長尺方向（Ｙ軸方向）に可動するようになっている。また、ステージ３０は、その長尺方向（Ｘ軸方向）に可動するようになっている。これによって、インクジェットヘッド１０、エアヒーター５０、ブロアー５１及び観察用カメラ６０は、基板２０上における任意の箇所の上方に配置されることになる。なお、本実施の形態では、膜形成装置１におけるステージ３０とガントリ８０との両方が移動可能になっている構成である場合について、説明する。しかしながら、膜形成装置１は、ステージ３０とガントリ８０とのどちらか片方が移動可能になっている構成であってもよい。

次に、本実施の形態の膜形成装置１を用いた、基板２０上への膜形成方法について説明する。本実施の形態の膜形成方法では、液体を塗布する基板２０として、液晶パネル等に用いるＴＦＴ基板の製造工程におけるゲート絶縁膜形成後の基板を用い、インクジェットヘッド１０から吐出する液体として、絶縁材料を含むインクを用いている。そして、本実施の形態にかかる膜形成方法の一例として、絶縁膜欠損部の修正を目的とした膜形成方法について説明する。

膜形成方法においては、まず、絶縁膜欠損部を有する基板２０が、図示しないロボット等の搬入出手段によりステージ３０上に配置される。このとき、基板２０の画素サイズ、絶縁膜欠損部の位置情報等は、図示しない外部入力手段から制御部９０へ転送される。

次に、基板２０の絶縁膜欠損部を観察用カメラ６０で撮像し、制御部９０にて撮像画像の画像処理を実施し、制御部９０の図示しない表示部に表示する。これにより、基板２０における絶縁膜欠損部のサイズ及び形状を認識することができ、インクジェットヘッド１０によりインクを吐出・塗布する位置を決定することできる。

絶縁膜欠損に起因するパネル不良のモードは、ゲート配線−ソース配線のリークに代表される上下配線のリークにより、線欠陥になることである。このため、絶縁膜修正を目的とした膜形成方法では、後の工程で上部に配線が形成されると想定される、絶縁膜欠損部の箇所に、絶縁材料を含む液体を塗布し、乾燥させることで膜を形成する。これにより、上下配線のリークを防ぐことができる。それゆえ、インクジェットヘッド１０によりインクを吐出・塗布すべき位置（修正箇所）は、ゲート線や保持容量線とソース線とが交差する交差領域（クロス部）と、絶縁膜欠損部領域とが重なった位置である。

インクジェットヘッド１０によりインクを塗布すべき修正箇所の詳細な位置情報は、装置オペレータによる入力、または撮像画像の基板２０のパターンに基づく自動算出によって、制御部９０内に保持される。基板２０の全絶縁膜欠損部について、インクジェットヘッド１０でインクを塗布すべき修正箇所の詳細な位置情報の入力が完了した後、入力された修正箇所について、塗布順序及び塗布条件（レシピ）を決定する。塗布順序は、制御部９０により、ステージ３０、キャリッジ７０、及びガントリ８０の移動量が最小になるように決定される。塗布条件は、予め決められた条件が自動選択される。

塗布順序及び塗布条件（レシピ）を決定した後、このレシピに従い、インクジェットヘッド１０のインク吐出口が修正箇所の上方にくるように、ステージ３０、キャリッジ７０、及びガントリ８０を移動する。移動完了後、制御部９０は、ステージ３０等から送信される静定信号を受け取り、吐出制御回路４０に吐出開始信号を送信する。吐出開始信号を受け取った吐出制御回路４０は、内部に保持している吐出パラメータに従い、吐出信号をインクジェットヘッド１０に送信する。インクジェットヘッド１０は、吐出信号を受信すると、液体（インク）を吐出する。

次に、インクジェットヘッド１０によりインクを吐出・塗布すべき位置（修正箇所）を決定する方法、すなわち、基板２０内の絶縁膜欠損領域において、修正箇所の詳細な位置情報を割り出す方法について説明する。図２は、本実施の形態で使用した基板２０のある絶縁膜欠損領域を観察用カメラ６０によって撮像した画像を、模式的に示した模式図である。

図２に示すように、本実施の形態で使用する基板２０を観察用カメラ６０で観察したとき、配線パターン２０１、および絶縁膜欠陥領域としての膜欠損部２０２を確認することができる。なお、図２では、後の工程で形成予定のソース線２０３が示されている。

ソース線２０３を図２に示すように形成する予定である場合、ソース線２０３と配線パターン２０１とが交差するクロス部２０４は、図２に示すように、２０箇所存在することになる。これらクロス部２０４のうち、絶縁膜修正対象となる修正クロス部２０５は、膜欠損部２０２の領域内に存在する。図２に示された例では、修正クロス部２０５は３箇所である。本実施形態の膜形成方法では、これら修正クロス部２０５のそれぞれについて、予め設定した塗布条件、加熱条件、冷却条件で、インクの塗布処理、加熱処理、および冷却処理を実行する。

なお、本実施の形態の膜形成方法において、クロス部２０４の位置は、以下の手順で割り出される。まず、クロス部２０４の認識のために、予めソース線２０３が形成されたモデル画像を制御部９０内で保持しておく。そして、このモデル画像に基づき、制御部９０内で画像処理を行い、配線パターン２０１の形状から自動的にソース線２０３の形成予定箇所を認識する。そして、認識されたソース線２０３の形成予定箇所から、クロス部２０４の位置を割り出している。

また、修正クロス部２０５は、装置オペレータにより認識される。具体的には、まず、装置オペレータが膜欠損部２０２を観察する。そして、上記のように位置が割り出されたクロス部２０４のうち、膜欠損部２０２の領域内にあるクロス部２０４を、修正クロス部２０５として選択する。しかしながら、修正クロス部２０５の認識は、装置オペレータによる認識に限定されず、制御部９０内での認識であってもよい。例えば、制御部９０の画像処理により膜欠損部２０２の領域を認識し、その領域内にあるクロス部２０４を、修正クロス部２０５として認識してもよい。

図３は、クロス部２０４および修正クロス部２０５のソース線２０３の、形成方向の断面図であり、図３（ａ）は、基板２０におけるクロス部２０４の、ソース線２０３の形成方向の断面図であり、図３（ｂ）は、基板２０の絶縁膜欠損部に存在する修正クロス部２０５の、ソース線２０３の形成方向の一例を示す断面図である。

図３（ａ）に示されるように、基板２０は、ガラス基板３０１、下配線３０２、絶縁膜３０３、及び半導体層３０４を備えている。ガラス基板３０１の上には、下配線３０２が形成されている。そして、下配線３０２の外周を覆うように（下配線３０２の外周形状に沿って）、絶縁膜３０３が形成されている。そして、絶縁膜３０３の上に半導体層３０４が形成されている。

下配線３０２は、フォトリソグラフィー及びエッチングを用いて形成することが可能である。例えば、ゲート配線、または保持容量線が、下配線３０２に該当する。また、絶縁膜３０３、及び半導体層３０４の形成には、例えばプラズマＣＶＤ装置等の真空装置が使用される。これら絶縁膜３０３及び半導体層３０４の両層は、真空装置の同一チャンバーにて成膜される。この成膜に際し、真空装置内に含まれるパーティクル等の異物の付着により、成膜が不完全になることがある。

その結果、図３（ｂ）に示すように、基板２０では、正常に、絶縁膜３０３または半導体層３０４が形成されない箇所が発生する。このように絶縁膜３０３または半導体層３０４が正常に形成されない箇所が、上記膜欠損部２０２となる。

本実施の形態の膜形成方法では、膜欠損部２０２の領域内に存在する修正クロス部２０５を認識し、該修正クロス部２０５にインクを滴下する。これにより、上記成膜の不完全による絶縁膜３０３または半導体層３０４の欠損を修正している。

以下、本実施の形態の膜形成方法の一例として、上記修正クロス部２０５の修正箇所に絶縁膜を形成する方法について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態における絶縁膜修正方法を説明するための模式図である。

図４（ａ）に示すように、本実施の形態に係る膜形成方法では、まず、第１の塗布工程が実施される。第１の塗布工程では、修正クロス部２０５の上方にインクジェットヘッド１０がくるように、ステージ３０、キャリッジ７０、及びガントリ８０を移動させる。そして、予め設定された塗布条件で、インクジェットヘッド１０からインク滴１００を吐出し修正クロス部２０５に塗布液１１０を塗布する（塗布工程）。

１つの修正クロス部２０５（修正箇所）について、塗布工程が完了すると、加熱工程が実施される。加熱工程では、図４（ｂ）に示されるように、エアヒーター５０が修正クロス部２０５の上方にくるように、ステージ３０、キャリッジ７０、及びガントリ８０を移動する。エアヒーター５０の移動が完了した後、制御部９０は、ステージ３０等から送信される静定信号を受け取り、図示しない高さ調整機構によりエアヒーター５０と基板２０との距離（ＧＡＰ）を任意の値に調整する。その後、エアヒーター５０が接続されたコントローラーに加熱開始信号を送り、予め設定された加熱条件で修正クロス部２０５を加熱する。このことにより、インクジェット１０から修正箇所に塗布された塗布液１１０の溶媒が蒸発し塗布膜１２０が作製される。

エアヒーター５０による加熱が完了すると、加熱箇所を冷却する冷却工程が実施される。図４（ｃ）に示されるように、ブロアー５１が修正クロス部２０５の上方にくるように、ステージ３０、キャリッジ７０、及びガントリ８０を移動する。ブロアー５１の移動が完了した後、制御部９０は、ステージ３０等から送信される静定信号を受け取り、図示しない高さ調整機構によりブロアー５１と基板２０との距離（ＧＡＰ）を任意の値に調整する。その後、ブロアー５１による気体吹きつけが開始され、修正クロス部２０５が冷却される。なお、ブロアー５１による気体吹きつけ冷却は、予め設定された流量、時間（冷却条件）で行われる。

このようにして、１つの修正クロス部２０５（修正箇所；第１の塗布対象箇所）について、インクジェットヘッド１０からのインクの塗布（第１の塗布工程）、エアヒーター５０による加熱（加熱工程）、ブロアー５１による気体吹きつけ冷却（冷却工程）が完了する。その後、インクジェットヘッド１０を次の修正クロス部２０５（第２の塗布対象箇所）の上方に移動させて、インク滴を吐出し塗布液１１０を塗布する（第２の塗布工程）。

そして、すべての修正クロス部２０５についてインクの塗布、エアヒーター５０による加熱、ブロアー５１による気体吹きつけ冷却が完了すると、図示しない基板搬送手段により基板２０が搬送され、次の基板２０が搬入される。

上述の膜形成方法は、修正クロス部２０５同士の間隔Ｐと塗布液１１０の濡れ広がり径（直径）Ｄとの関係が下記式（１）
Ｐ ≦ Ｄ （１）
で表される条件で塗布膜１２０を形成する場合、特に有効である。すなわち、１つの修正クロス部２０５（第１の塗布対象箇所）について塗布液１１０を塗布する第１の塗布工程、および他の修正クロス部２０５（第２の塗布対象箇所）について塗布液１１０を塗布する第２の塗布工程との間に、加熱工程、および冷却工程を実施することで、修正クロス部２０５それぞれに形成された塗布膜１２０の膜厚・形状を均一化することができる。加熱工程により、第１の塗布工程にて塗布された塗布液１１０を乾燥し塗布膜１２０を形成しているので、この塗布膜１２０は、第２の塗布工程にて塗布された塗布液１１０により溶解せず、膜形状が変化することがない。また、第２の塗布工程にて塗布液１１０を塗布する前に、冷却工程を行って他の修正クロス部２０５を冷却し加熱前の温度に戻しているので、基板温度の影響により塗布液１１０の濡れ広がりや乾燥挙動が変化し膜厚・膜形状が変動することがない。それゆえ、第２の塗布工程にて塗布された塗布液１１０を乾燥させた塗布膜１２０は、先の加熱工程にて作成した塗布膜１２０と大差ない膜厚・膜形状になる。以下、加熱工程および冷却工程について、さらに詳述する。

図５は、加熱工程の必要性を説明するための模式図であり、図５（ａ）は、加熱工程を行わない場合の膜形成方法を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）の方法で発生する問題を示し、図５（ｃ）は、加熱工程における加熱条件が不適切で加熱が不十分である場合に発生する問題を示す。ここでは、膜形成条件として、図２に示されるように、塗布すべき修正クロス部２０５が隣接して複数個所存在し、かつ、これら修正クロス部２０５の間隔Ｐが、塗布されたインクのサイズ（濡れ広がり径Ｄ）よりも小さい場合について考える。また、図５（ａ）〜（ｃ）においては、濡れ広がり径Ｄよりも小さい間隔Ｐで離間している修正クロス部を、修正クロス部２０５ａ・２０５ｂとしている。

図５（ａ）に示されるように、１つの修正クロス部２０５ａ（塗布箇所）にて塗布工程を行い、加熱工程および冷却工程を行わずに、次の修正クロス部２０５ｂにてインク滴１００を吐出する。このとき、以下の問題が発生する。

図５（ｂ）に示されるように、先の塗布工程により修正クロス部２０５ａに塗布した塗布液１１０と、次の塗布工程で塗布すべき修正クロス部２０５ｂに吐出するインク滴１００とが合体し一つの塗布液１１０となってしまう。このため、形成される塗布膜の形状が歪になるといった問題が発生する。

上記のように塗布液１００同士を合体させないためには、修正クロス部２０５ａに塗布した塗布液１１０が合体しないように、塗布液１１０表面を乾燥させてから、次に塗布すべき修正クロス部２０５ｂにインク滴１００を吐出する必要がある。すなわち、図２に示されるように基板に複数の修正クロス部２０５が存在し、修正クロス部２０５毎に液体を塗布する塗布工程を行う場合において、塗布液１１０の塗布エリア内に他の修正クロス部２０５が存在するとき、塗布エリア内の塗布液１１０の表面が膜化した後に、他の修正クロス部２０５に対し塗布工程を行う必要がある。

ここで、前に塗布した液滴が次に塗布する液滴と合体しないよう乾燥させる工程を、以下に乾燥工程として説明する。

乾燥させる方法としては、所定時間以上の間隔で自然乾燥する方法の他に、強制的に乾燥する方法が挙げられる。強制的な乾燥方法としては、レーザー光や近赤外ランプなどの光を用いた乾燥方法や、気体を塗布液滴近傍に供給することで強制的に液体近傍の溶媒蒸気を遠方へ排出させ蒸発を促進させる方法、さらには供給する気体を加熱しておき加熱気体からの熱放射によって液体を加熱し乾燥させる方法が挙げられる。

しかしながら、自然乾燥させる方法、或いは非加熱の気体を供給する方法では、乾燥効率が悪く、短時間では不完全な乾燥状態になる。図５（ｃ）に示されるように、先に修正クロス部２０５ａに形成した塗布膜１２０’の乾燥状態が不完全である場合、この塗布膜１２０’は、後から修正クロス部２０５ｂに塗布された塗布液１１０によって再度溶解することになる。その結果、塗布膜１２０’の膜形状が変わるといった現象が見られる。

この現象は、インクジェットで使用するインクの性質と相反する現象である。すなわち、自然乾燥させる方法、或いは非加熱の気体を供給する方法により効率良くインクの乾燥をすすめるためには、蒸発の速いインクを使用する必要がある。しかし、蒸発の速いインクを使用した場合、インクジェットヘッドのノズル部でのインクの乾燥が顕著になり、ノズル詰まりを発生させる確率が高くなる。言い換えれば、インクジェットで使用するインクを、自然乾燥させる方法、或いは非加熱の気体を供給する方法により短時間で乾燥させることは困難である。また、自然乾燥させる方法、或いは非加熱の気体を供給する方法の生産装置等への適応は、乾燥のための処理時間（タクト）が長くなるため、非効率的であり、実用に供し得ない。このため、加熱工程でのインクの乾燥は、自然乾燥させる方法、或いは非加熱の気体を供給する方法よりも、光を用いた乾燥方法、あるいは加熱気体を供給する方法が好ましい。

光を用いた乾燥方法、あるいは加熱気体を供給する方法では、塗布液滴も加熱されるため、蒸発速度が速くなり、結果としてインクの乾燥時間を速くすることができる。その一方で、液滴とともに基板、ステージ等の温度も上昇するため、次の液滴を塗布したとき、塗布液の濡れ広がりが小さくなる。その結果、塗布膜の膜厚が厚くなるといった、膜厚変動が発生する。特に、後工程の制約条件などから、膜厚に許容範囲があるプロセスでは、膜厚変動は大きな問題となる。本実施形態の膜形成方法では、１つの修正クロス部２０５について塗布液１１０を塗布する第１の塗布工程、および他の修正クロス部２０５について塗布液１１０を塗布する第２の塗布工程の間に、加熱工程を行い、さらに基板温度を加熱前の温度に極力近づける冷却工程を実施する。このため、上記膜厚変動を防止することができる。

また、加熱工程で使用される加熱方法は、加熱気体を供給する方法が好ましい。具体的には、エアヒーター５０としてインフリッジ工業製スーパーエアヒーターＭＡＸを使用する。例えば図１に示される膜形成装置を用いた場合、加熱工程−冷却工程を繰り返すことは、ステージ３０等に熱ストレスを加えることになる。特に、ランプ等の光を用いた乾燥方法では、基板２０がガラス等の透明材料で構成されていると、ステージ３０による光吸収をさけることができず、ステージ３０の瞬間的な温度上昇が発生する。このため、ステージ３０に大きな熱ストレスが印加され、ステージ３０の疲労・破壊等の原因となる。一方、加熱気体を供給する方法では、ステージ３０よりも先に基板２０が加熱される。そして、その後の熱伝導によりステージが加熱されるが、光吸収に対する温度上昇よりも、加熱温度の調整が容易なため、より熱付加が小さい条件で加熱させることができる。

ここで、加熱工程における加熱条件、および冷却工程における冷却条件の調整方法について説明する。まず、加熱工程における加熱条件の調整方法について説明する。

加熱工程における加熱は、エアヒーター５０によって行われる。エアヒーター５０による乾燥条件は、抵抗発熱体に図示しないＫ型熱電対を取り付け、熱電対を図示しない温度調整用コントローラーに接続し、流れる電流量を調整することで設定され、予め設定された温度を保つように調整される。コントローラーは、例えば制御部９０などの外部制御手段に接続され、そこで温度条件が設定される。加熱の開始、終了については外部制御手段からコントローラーに信号が送信され、その信号を基に上記コントローラーが抵抗発熱体に流れる電流のＯＮ／ＯＦＦを設定する。

風量はエアヒーター５０に接続している図示しないレギュレーター等の風量調整手段により制御される。気体の供給については、例えば電磁弁等の自動開閉手段を制御部９０などの外部制御手段に接続し、開閉を制御する。冷却工程で使用されるブロアー５１についても同様の構成である。

次に、エアヒーター５０の取り付け位置と、加熱乾燥位置との調整について以下に説明する。調整時には図示しない調整エリアに配置された調整用基板内の温度測定器の略直上にエアヒーター５０を配置する。調整用基板としては、例えば本実施形態で使用した基板２０と同材質であり、その上に温度測定器としてＫ型熱電対を取り付けた基板などが用いられる。また、位置調整では、まず、機械座標の読み取りにより、エアヒーター５０の直下に熱電対が配置されるようにキャリッジ７０を移動し、エアヒーター５０を加熱し温度が安定した状態の熱電対の値を読み取る。次に、エアヒーター５０の加熱を止め、基板温度が加熱前の温度に戻った後、エアヒーター５０または調整用基板を微小移動させ、その相対位置を変化させる。その後、再度加熱し温度を測定する。これを繰り返すことにより、エアヒーター５０と調整用基板との相対位置関係と、温度との関係を測定することができ、最も温度が高くなる位置関係を実際の加熱工程で用いている。

エアヒーター５０による加熱温度は、高ければ高いほど塗布液１１０の乾燥速度が速くなるため好ましい。その一方で、必要以上の加熱は基板２０やステージ３０にダメージを与える。また、加熱温度が低すぎると塗布液１１０の乾燥速度が遅くなり、タクトが長くなる、あるいは乾燥が不十分な状態で次の塗布液１１０が接触し、再溶解するといった問題が発生する。このため、加熱温度の調整が必要である。

次に、加熱工程におけるエアヒーターによる加熱の一例について、説明する。本実施の形態においては、一例として、使用されるステージ３０の耐熱温度が２２０℃であることから、安全を見越し２００℃を超えない条件で加熱する。また、本実施の形態で使用されるエアヒーター５０は口径６ｍｍであり、加熱は、風量５Ｌ／ｍｉｎ、基板との距離（ＧＡＰ）１０ｍｍの条件で行われた。また、エアヒーター５０の発熱体に取り付けられた熱電対による指示温度は２９０℃であり、この際の基板面の温度はおよそ１８０℃である。なお、図６は、エアヒーター５０の温度と時間との関係を示すグラフである。図６に示されるように、エアヒーター５０による加熱開始から４５秒経過後、温度変化が比較的安定し基板面は１８０℃に維持されている。本実施の形態では、基板面の温度として、エアヒーター５０による加熱開始から４５秒経過後の温度を採用している。

また、エアヒーター５０による加熱時間は、塗布膜１２０が再溶解しないためには長く設定したほうが望ましい。その一方で、加熱時間を必要以上に長くするとタクトが長くなり、生産効率が悪くなるといった問題がある。このため、加熱時間として、生産プロセス上問題のない条件を採用する必要がある。ここで問題となるのは、乾燥不十分による再溶解等のために発生する塗布膜１２０の形状変化である。それゆえ、エアヒーター５０による加熱時間は、乾燥時間に対する膜形状の変化量から決定される。

以下に、加熱時間を決定した方法について説明する。図７は、本実施の形態におけるエアヒーター５０の加熱条件で乾燥させた場合の、加熱時間と最大膜厚との関係を示すグラフである。各加熱条件について、膜欠損のないクロス部２０４にインクジェットヘッド１０を用いてインク滴１００を吐出し、塗布膜１２０のサンプルを作製した。さらに、各サンプルの断面形状を接触式段差計により測定することで、各加熱条件での塗布膜１２０の最大膜厚を測定した。さらに、各加熱条件のサンプルの断面形状を測定後、ホットプレートにより１８０℃で１時間追加加熱した。追加加熱した後の塗布膜１２０のサンプルについても、同様の方法で断面形状を測定した。

図７からわかるように、加熱時間が５０秒までの塗布膜１２０のサンプルは、ホットプレートによる追加加熱により最大膜厚が変化している。これは、塗布膜内にインク滴１００の溶媒成分が残存していることを意味し、塗布膜１２０の乾燥が不十分な状態であると考えられる。つまり、この条件（加熱時間が５０秒未満の条件）下では、塗布膜１２０の再溶解の危険性があることがわかる。よって、本実施の形態では、塗布膜１２０が再溶解しない信頼性の高い条件で乾燥させるため、加熱時間を９０秒に設定した。

次に、冷却工程における冷却条件の調整方法について説明する。

ブロアー５１についても同様に、エアヒーター５０と調整用基板との関係を任意の一条件で固定したまま、エアヒーター５０によって加熱させた調整用基板を最も速く冷却できるブロアー５１と調整用基板との位置関係を見積もる。そして、見積もられた位置関係を本実施の形態の冷却条件として用いている。なお、ブロアー５１は口径６ｍｍのものを用いて、風量５０Ｌ／ｍｉｎ、基板２０との距離（ＧＡＰ）３０ｍｍで使用している。エアヒーター５０を風量５Ｌ／ｍｉｎ、基板との距離（ＧＡＰ）１０ｍｍで使用しているのは、可能な限り加熱エリアを小さくするとともに、風量を抑制して風による膜形状の歪みを抑制しているからである。また、エアヒーター５０に対してブロアー５１はできるだけ広域を短時間で冷却する必要がある。このから、ブロアー５１は、エアヒーター５０による加熱条件に比べ、基板との距離（ＧＡＰ）を広げ風量を上げている。

なお、ブロアー５１の気体吹きつけ手段としてエアヒーター５０と同じものを用いる場合には、位置調整の際のみ抵抗発熱体を加熱し、エアヒーター５０と同じ位置調整方法をとってもよい。

図８は、エアヒーター５０で加熱後、自然放熱させた場合とブロアー５１で強制冷却した場合との調整用基板の温度変化を示すグラフである。なお、加熱前の基板温度は２３℃であり、エアヒーター５０の加熱条件等の他の条件は先に述べたとおりである。

図８に示すように、自然放熱により冷却した場合では、６０秒経過後でも基板温度が４０℃未満になっていない。これに対し、ブロアー５１で強制冷却した場合、２０秒経過後には基板温度が３０℃以下になり、その後ゆるやかに温度低下している。しかしながら、完全に加熱前の温度に戻るには６０秒以上の時間が必要である。このため、プロセスタクト、および塗布マージン等を考慮して、冷却条件を設定する必要がある。

図９は、基板温度に対する、インク滴１００の濡れ広がりおよび塗布膜１２０の膜厚の関係を示すグラフである。図９は、基板温度が２３℃であるときの濡れ広がりおよび膜厚を基準とし、各温度での濡れ広がりおよび膜厚の変動率を測定した結果を示すグラフである。

図９からわかるように、基板温度が３０℃のときの変動率は、濡れ広がりおよび膜厚ともに５％以内であり、プロセスとして許容できる変動幅であった。しかしながら、基板温度が４０℃のときの変動率は、膜厚で２０％を超えている。仮にブロアー５１による強制冷却を行わなかった場合、１分間自然放熱させた後にインク塗布プロセス（第２の塗布工程）を実行しても、２０％以上膜厚が厚い塗布膜が形成されることになる。本実施の形態では、膜厚が厚くなりすぎると、対向のＣＦ基板と接触する、塗布箇所の液晶層が薄くなり液晶ムラが発生する等の問題があり、厳密に膜厚を管理しなければならないプロセスには不適切である。このため、本実施の形態では、ブロアー５１により強制的に冷却される冷却工程を導入し、冷却時間を３０秒と設定した。

次に、本実施の形態の膜形成方法における加熱工程および冷却工程の効果について、図１０〜図１３を用いて説明する。加熱工程における加熱条件、および冷却工程における冷却条件は先に説明したとおりである。図１０は、本実施の形態の膜形成方法を説明するための図であり、図１０（ａ）は、加熱工程および冷却工程の効果を説明するために塗布イメージを模式的に示した模式図であり、図１０（ｂ）は、先に塗布した（第１の塗布工程にて塗布した）塗布膜１２１の断面形状を測定した結果を示すグラフである。

図１０（ａ）に示されるように、本実施の形態の膜形成方法は、間隔Ｐだけ離間した２つのクロス部２０４（第１および第２の塗布対象箇所）に対して、濡れ広がり径（直径）Ｄの塗布液を塗布する方法である。このとき、間隔Ｐと濡れ広がり径Ｄとの関係が下記式（１）
Ｐ ≦ Ｄ （１）
で表される条件で液体を塗布する。本実施形態の膜形成方法は、上記式（１）の条件で塗布するときに、第１の塗布工程にて、一方のクロス部２０４（第１の塗布対象箇所）に塗布液を塗布し基板上で濡れ広がった第１の塗布領域を形成する。そして、加熱工程にて第１の塗布領域を局所的に加熱する。さらに、冷却工程にて、この第１の塗布領域を含む温度上昇した領域を冷却する。第１の塗布領域は、加熱工程および冷却工程を経て塗布膜１２１となる。このように塗布膜１２１を形成後、第２の塗布工程にて、他方のクロス部２０４（第２の塗布対象箇所）に塗布液を塗布し基板上で濡れ広がった第２の塗布領域を形成する。この第２の塗布領域についても、加熱工程および冷却工程を実施し塗布膜１２２を形成する。

ここでは、２つのクロス部２０４の間隔Ｐは１８０μｍである。また、第１および第２の塗布工程の塗布条件では、塗布液の濡れ広がり径Ｄは２３℃で２２０μｍである。

図１０（ｂ）に示された断面形状は、図１０（ａ）のＡ−Ａ’方向に測定した結果であり、相対距離１０５μｍ〜１１５μｍの場所は、塗布膜１２１が形成されたクロス部２０４近傍の膜厚変動率であり、相対距離２８５μｍ〜２９５μｍの場所は、塗布膜１２２が形成されたクロス部２０４近傍の膜厚変動率に相当する。また、膜厚変動率は、本実施の形態の塗布条件でクロス部２０４を１箇所塗布したときのクロス部２０４の領域内で最大となる膜厚を基準とし、そこからの差分をパーセント表記した値である。

図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）の結果を測定方向（Ａ−Ａ’方向）に１８０μｍシフトさせ、第２の塗布工程で塗布し形成した塗布膜１２２の断面形状の測定結果をイメージしたグラフである。図１０（ｄ）は、図１０（ｃ）の２つの塗布膜１２１・１２２の断面形状を足し合わせた計算結果を示すグラフである。つまり、図１０（ａ）に示すような塗布間隔Ｐおよび濡れ広がり径Ｄの条件で本実施形態の膜形成方法を実施した場合、形成される塗布膜１２１・１２１は、図１０（ｄ）のような断面プロファイルになると予想される。

図１１は、比較のため、加熱工程にてエアヒーター５０を用いず塗布液を自然乾燥させた場合における塗布膜の断面形状を測定した結果を示すグラフである。なお、図１１では、図１０（ｄ）に示した計算結果を太線で示している。図１１に示された断面形状は、図１０（ｂ）〜（ｃ）と同様に、Ａ−Ａ’方向に測定した結果であり、相対距離１０５μｍ〜１１５μｍの場所は塗布膜１２１が形成されたクロス部２０４近傍の膜厚変動率であり、相対距離２８５μｍ〜２９５μｍの場所は塗布膜１２２が形成されたクロス部２０４近傍の膜厚変動率に相当する。また、図１１においては、加熱工程における自然乾燥時間は９０秒であり、冷却工程を実施せず、自然乾燥時間９０秒経過後にすぐに第２の塗布工程を実施している。また、図１１においては、加熱工程終了後から第２の塗布工程でインクが塗布されるまでの時間は２０秒である。この間に、ステージ３０、キャリッジ７０、及びガントリ８０の移動やインクジェットヘッド１０の吐出前検査、吐出状況確認、パージメンテナンスが実行される。

図１１からわかるように、加熱工程にて自然乾燥させた場合、図１０（ｃ）に示された計算結果と比べ、先に塗布した塗布膜１２１と後から塗布した塗布膜１２２との重なる部分の膜厚が増えており、後から塗布した塗布膜１２２の中心膜厚の減少が見られる。このため、単純な塗布膜同士の重なりだけでなく、塗布液１２２内部の溶質移動等が発生したと考えられる。それゆえ、加熱工程にて自然乾燥させた場合、後から塗布されたインクにより塗布膜１２１が再溶解し塗布膜１２２の形状が変化したものと思われる。図１０（ｃ）に示された計算結果では、塗布膜１２１におけるクロス部の膜厚と、塗布膜１２２におけるクロス部の膜厚とに大きな差は見られない。その一方で、塗布膜１２１と塗布膜１２２との重なる部分の膜厚が２倍近く増えている。このため、図１０（ｃ）に示された計算結果は、対向のＣＦ基板と接触する、塗布箇所の液晶層が薄くなり液晶ムラが発生する等、プロセスとして大きな問題を発生させるため不適切である。

また、図１２は、比較のため、本実施の形態の加熱工程の後、冷却工程として自然放熱を６０秒行った後に第２の塗布工程を実施した場合の、塗布膜の断面形状を測定した結果を示すグラフである。なお、断面形状の測定方法や測定位置、塗布膜１２１および塗布膜１２２のクロス部の相対距離は、図１１の場合と同様である。図１２に示されるように、冷却工程として自然放熱を６０秒行った場合、塗布膜全体としての膜厚差は、自然乾燥の場合（図１１）と比べて小さいものの、塗布膜１２２のクロス部の膜厚が２０％程度増加していることがわかる。

図１３は、本実施の形態の加熱工程、冷却工程を実施して作製した塗布膜の断面形状を測定した結果を示すグラフである。なお、断面形状の測定方法や測定位置、塗布膜１２１および塗布膜１２２のクロス部の相対距離は、図１１および図１２の場合と同様である。

図１０（ｃ）に示される計算結果は、図１０（ｂ）に示された塗布膜１２１・１２２同士の重なり合った部分について単純に足し合わせて計算した結果であるため、重なり部分の膜厚変動率が最も高い断面プロファイルになると予想された。それゆえ、本実施形態の膜形成方法を行っても、塗布膜１２１・１２２同士の重なり合った部分で膜厚差が生じると予想された。

図１３からもわかるように、塗布膜１２１および塗布膜１２２においてクロス部の膜厚差が小さく、自然放熱の場合に比べて膜厚、形状に差がない塗布膜を作製することができることがわかる。また、上述のように、図１０（ｄ）や図１１のように、塗布膜１２１・塗布膜１２２同士の重なり合った部分において膜厚が厚くなることが予想された。しかし、前記の予想に反し、塗布膜１２１・塗布膜１２２同士の重なり合った部分の膜厚は、想定外に薄くなっている。これは、先に塗布された塗布膜１２１が高さを持っているため、重なった部分のインクがより低い箇所へ流れ落ちた影響や、加熱工程後の塗布膜１２１がインク１００を弾きやすくなった影響と考えられる。このため、自然乾燥の場合に比べて塗布膜全体の変動量も抑えることができ、厳密に膜厚を制御したプロセスを行うことができる。

また、本実施の形態では、加熱工程で使用する加熱手段として、エアヒーター５０を使用し、冷却工程で使用する冷却手段としてブロアー５１を使用した。しかしながら、本実施の形態で使用される加熱手段および冷却手段は、これに限定されない。

本実施の形態では、ブロアー５１として、エアヒーター５０と同じインフリッジ工業製スーパーエアヒーターＭＡＸを使用している。この構成では、ブロアー５１をエアヒーター５０の予備部品として取り扱うことが可能である。例えば、エアヒーター５０の使用時の電流ＯＮ／ＯＦＦによって、抵抗発熱体が熱膨張、熱収縮を繰り返し、磨耗による断線が発生し加熱できない状況に陥る。この場合、ブロアー５１の抵抗発熱体を加熱し、第１の塗布工程後の加熱工程ではブロアー５１により加熱乾燥させるよう、装置の制御システムや図示しないレギュレーター等の気体供給手段の気体供給量を変更する。

また、冷却工程で使用する冷却手段は、供給される気体をそのまま吹きつける構成でよいため、抵抗発熱体が断線することで加熱できないようになったエアヒーター５０でも使用可能である。この場合、エアヒーター５０の抵抗発熱体が断線したことで、装置の稼動を一時停止させ、エアヒーター５０を交換するといった作業の発生頻度が半分になる。また、予めシステムとして、エアヒーター５０およびブロアー５１がその役割を代替できるように組み込んでおけば、エアヒーター５０の交換に比べて装置の稼動を一時停止させる時間が短くすることができ、生産効率を向上させることができる。

以上のように、本実施の形態で説明した膜形成装置、および膜形成方法を用いることで、複数の液体塗布対象が存在し、かつ塗布エリア内に他の塗布膜が存在する場合においても、塗布された液体同士が合体することなく、また、塗布膜が再溶解し膜形状が変化することなく、短いプロセスタクトで膜厚、形状を精密に制御された塗布膜を作製することができる。

なお、本実施の形態では、説明の簡便化のためインクジェットによる絶縁膜修復プロセスについて説明したが、これに限定されるものではなく、例えばゲート絶縁膜を形成する方法に適用することができる。すなわち、インクジェットにより絶縁材料を含む液体を、ゲート線とソース線とが交差する領域、若しくは保持容量が形成される領域に滴下することにより、選択的に絶縁膜を形成する方法に、本実施の形態の膜形成方法を適用することができる。この場合、例えば、液晶パネル等に用いるＴＦＴ基板の製造工程において、ガラス基板３０１に対しゲート線としての下配線３０２が形成された基板（絶縁膜３０３、及び半導体層３０４が形成されていない基板）を液体塗布対象の基板として、インクジェットヘッド１０から吐出する液体として、絶縁膜３０３の絶縁材料を含むインクを用いる。そして、下配線３０２におけるソース線２０３の形成予定箇所に対し、塗布工程、加熱工程、冷却工程を実行することにより、限られた塗布エリアで、局所的に、均一な塗布膜１２０を形成することができる。

また、図３に示されたクロス部２０４に、さらなる機能性膜を形成するときにも、本実施の形態の膜形成方法を適用することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、機能性材料を含む液体を局所的に塗布し乾燥させることで機能性膜を形成させるすべての装置に適応することができ、広く利用することができる。

１ 膜形成装置
１０ インクジェットヘッド
２０ 基板
３０ ステージ
４０ 吐出制御回路
５０ エアヒーター（加熱手段）
５１ ブロアー（冷却手段）
６０ 観察用カメラ
７０ キャリッジ
８０ ガントリ
９０ 制御部
１００ インク滴
１１０ 塗布液（液体）
１２０ 塗布膜
１２１ 塗布膜
１２２ 塗布膜
２０１ 配線パターン
２０２ 膜欠損部
２０３ ソース線
２０４ クロス部（塗布対象箇所）
２０５ 修正クロス部（塗布対象箇所）
２０５ａ 修正クロス部（第１の塗布対象箇所）
２０５ｂ 修正クロス部（第２の塗布対象箇所）
３０１ ガラス基板（支持基板）
３０２ 下配線
３０３ 絶縁膜
３０４ 半導体層

Claims (7)

1. 機能性材料を含む液体を基板の任意の箇所に局所的に塗布し、乾燥させることで塗布膜を作製する膜形成装置であって、
   前記液体を塗布するための液体塗布手段と、
   前記基板における液体が塗布された塗布部分を局所的に加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段により加熱された前記塗布部分を局所的に冷却する冷却手段とを備えたことを特徴とする膜形成装置。
2. 前記加熱手段として、加熱気体吹きつけ手段を備え、
   前記加熱気体吹きつけ手段は、気体供給口と気体吹出口と抵抗発熱体とを備え、前記気体供給口から供給された気体を、前記抵抗発熱体で加熱し、前記気体吹出口から熱風として加熱された前記気体を局所的に吹きつけることを特徴とする請求項１に記載の膜形成装置。
3. 前記冷却手段として、気体吹きつけ手段を備え、
   前記気体吹きつけ手段は、気体供給口と気体吹出口とを備え、前記気体供給口に供給された気体を、前記気体吹出口から局所的に吹きつけることを特徴とする請求項１または２に記載の膜形成装置。
4. 前記加熱手段として、加熱気体吹きつけ手段を備え、
   前記加熱気体吹きつけ手段は、前記気体吹きつけ手段と同じ構成であることを特徴とする請求項３に記載の膜形成装置。
5. 機能性材料を含む液体を基板上の任意の箇所に局所的に塗布し乾燥させることで塗布膜を作製する膜形成方法であって、
   基板上の少なくとも２箇所の第１および第２の塗布対象箇所に対して、
   前記第１および第２の塗布対象箇所の間隔Ｐと、前記液体の前記基板上での濡れ広がり径Ｄとの関係が下記式（１）
   Ｐ ≦ Ｄ （１）
   で表される条件で液体を塗布するときに、
   第１の塗布対象箇所に前記液体を塗布し、基板上で前記液体が濡れ広がった第１の塗布領域を形成する第１の塗布工程と、
   前記第１の塗布領域を局所的に加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程において、前記第１の塗布領域を含む温度上昇した領域を冷却する冷却工程と、
   前記冷却工程後に、第２の塗布対象箇所に前記液体を塗布し、基板上で前記液体が濡れ広がった第２の塗布領域を形成する第２の塗布工程とを実施することを特徴とする膜形成方法。
6. 前記加熱工程において、加熱された気体を局所的に吹きつけることにより、前記第１の塗布領域を加熱することを特徴とする請求項５に記載の膜形成方法。
7. 加熱工程前の温度をａとしたとき、
   前記冷却工程において、ａ±１℃の温度の気体を局所的に吹きつけることにより、冷却を行うことを特徴とする請求項５または６に記載の膜形成方法。

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