JP2014030807A - 薄膜形成装置及び基板製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板ごとに異なる色の薄膜を形成することが可能な薄膜形成装置を提供することである。
【解決手段】 ノズルユニットが、液状の薄膜材料を吐出する複数のノズル孔を有する。複数のリザーバタンクが、それぞれ異なる薄膜材料を貯蔵する。循環流路が、リザーバタンクとノズルユニットとの間で薄膜材料を循環させる。循環流路は、複数のリザーバタンクから選択される１つのリザーバタンクとノズルユニットとの間で薄膜材料を循環させるようにリザーバタンクを切り替える切換部を含む。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数のノズル孔から基板に向けて液状の薄膜材料を吐出させて、基板に薄膜を形成する薄膜形成装置及び基板製造方法に関する。

プリント配線板等の基板のパターン形成面に、薄膜材料、例えばソルダーレジストの液滴を吐出させて薄膜を形成する技術が注目されている。ノズルユニットに対して基板を移動させながら、形成すべき薄膜パターンの画像データに基づいて、プリント配線板の表面に液滴を着弾させる。これにより、所望のパターンを有する薄膜を形成することができる。フォトリソグラフィにより薄膜パターンを形成する場合に比べて、製造コストの削減を図ることができる。

特開２００４−１０４１０４号公報

基板の種別によって、形成すべき薄膜の材料が異なる場合がある。例えば、基板の種別によって緑色、赤色、白色等の異なる色のソルダーレジストからなる薄膜が形成される。１つの薄膜形成装置で、基板ごとに異なる色のソルダーレジストからなる薄膜を形成することが望まれる。
本発明の目的は、基板ごとに異なる色の薄膜を形成することが可能な薄膜形成装置を提供することである。本発明の他の目的は、基板ごとに異なる色の薄膜を形成する基板製造方法を提供することである。

本発明の一観点によると、
液状の薄膜材料を吐出する複数のノズル孔を有するノズルユニットと、
薄膜材料を貯蔵する複数のリザーバタンクと、
前記リザーバタンクと前記ノズルユニットとの間で薄膜材料を循環させる循環流路と
を有し、
前記循環流路は、前記複数のリザーバタンクから選択される１つのリザーバタンクと前記ノズルユニットとの間で薄膜材料を循環させるようにリザーバタンクを切り替える切換部を含む薄膜形成装置が提供される。

本発明の他の観点によると、
複数のノズル孔を有するノズルユニットに、循環流路を通して有色の液状の第１の薄膜材料を循環させながら、前記ノズル孔から前記第１の薄膜材料を吐出させて、第１の基板の表面に第１の薄膜を形成する工程と、
前記第１の薄膜を形成した後、前記循環流路及び前記ノズルユニットから、前記第１の薄膜材料を抜き取る工程と、
前記第１の薄膜材料を抜き取った後、前記循環流路及び前記ノズルユニットに、無色の液状の第２の薄膜材料を循環させる工程と、
前記第２の薄膜材料を循環させた後、前記循環流路及び前記ノズルユニットから、前記第２の薄膜材料を抜き取る工程と、
前記第２の薄膜材料を抜き取った後、前記循環流路を通して、前記第１の薄膜材料とは
異なる色の液状の第３の薄膜材料を、前記ノズルユニットに循環させながら、前記ノズル孔から前記第３の薄膜材料を吐出させて、第２の基板の表面に第３の薄膜を形成する工程と
を有する基板製造方法が提供される。

切換部でリザーバタンクを切り換えることにより、基板ごとに異なる薄膜材料で薄膜を形成することができる。ノズルユニット内の薄膜材料を抜き取った後、新しい薄膜材料を導入する前に、無色の薄膜材料をノズルユニットに循環させることにより、有色の薄膜材料同士が混ざり合うことを防止できる。

図１は、実施例１による薄膜形成装置の概略断面図である。 図２は、実施例１による薄膜形成装置のリザーバタンクからノズルユニットまでの流路の模式図である。 図３Ａ〜図３Ｄは、供給用配管の各々の断面図である。 図４Ａは、ノズルヘッドの平断面図であり、図４Ｂは、図４Ａの一点鎖線４Ｂ−４Ｂにおける断面図である。 図５は、実施例１による基板製造方法のフローチャートである。 図６Ａ〜図６Ｃは、実施例１による基板製造方法の各工程における薄膜材料の流通経路を示す模式図である。 図６Ｄ〜図６Ｆは、実施例１による基板製造方法の各工程における薄膜材料の流通経路を示す模式図である。 図７Ａ及び図７Ｂは、比較例による薄膜形成装置の供給用配管の、中心軸に平行な断面図であり、図７Ｃ及び図７Ｄは、実施例１による薄膜形成装置の供給用配管の、中心軸に平行な断面図である。 図８は、実施例２による薄膜形成装置のリザーバタンクからノズルユニットまでの流路の模式図である。 図９は、実施例３による薄膜形成装置のリザーバタンクからノズルユニットまでの流路の模式図である。

［実施例１］
図１に実施例１による薄膜形成装置の概略断面図を示す。基台１０にＸ方向移動機構１１が支持されている。Ｙ方向移動機構１２が、Ｘ方向移動機構１１に支持されている。Ｘ方向移動機構１１は、Ｙ方向移動機構１２を、水平面に対して平行なｘｙ面内のｘ方向に移動させる。塗布ステージ１３がＹ方向移動機構１２に支持されている。Ｙ方向移動機構１２は塗布ステージ１３をｙ方向に移動させる。塗布ステージ１３は、その上面（保持面）に、基板１５を保持し、吸着する。基板１５は、例えばソルダーレジストが形成されていないプリント基板である。

塗布ステージ１３の上方に、薄膜材料吐出装置２０が配置されている。薄膜材料吐出装置２０は、複数のノズルヘッド２１を含む。複数のノズルヘッド２１をまとめて「ノズルユニット」という。ノズルヘッド２１の各々は、塗布ステージ１３に保持された基板１５に対向する。ノズルヘッド２１の、基板１５に対向する面に複数のノズル孔が形成されている。ノズルヘッド２１のノズル孔から基板１５に向けて、光硬化型の薄膜材料の液滴が吐出される。液滴の吐出は、例えば圧電素子により行われる。基板１５をｘ方向またはｙ方向に移動させながら、所定のノズル孔から所定のタイミングで液滴を吐出することにより、基板１５の表面に薄膜パターンを形成することができる。

複数のノズルヘッド２１は、支持板２４に支持されている。ノズルヘッド２１の各々に、圧電素子を駆動するためのドライバ回路基板２２が取り付けられている。支持板２４に、複数のマニホールド２３が搭載されている。例えば、４個のノズルヘッド２１に対して１個のマニホールド２３が配備される。

ノズルヘッド２１の側方に、硬化用光源（図１には示されていない）が配置されている。基板１５に付着した薄膜材料に硬化用光源からの光が照射されることにより、基板１５に付着した薄膜材料が硬化する。薄膜材料として、紫外線硬化型の樹脂が用いられる場合には、硬化用光源は、薄膜材料を硬化させる波長域の紫外線を含む光を放射する。なお、硬化用光源からの光照射によって、薄膜材料の全体を硬化させる必要はなく、少なくとも表層部を硬化させればよい。薄膜材料の表層部を硬化させることにより、液状の薄膜材料が基板１５に着弾した後の、面内方向への広がり幅を小さくすることができる。

支持板２４に、循環装置４０が搭載されている。循環装置４０から各マニホールド２３に、供給用配管３０を通して液状の薄膜材料が供給される。各マニホールド２３から循環装置４０に、回収用配管３１を通して液状の薄膜材料が回収される。循環装置４０内に複数のリザーバタンク４１Ａ〜４１Ｄが格納されている。循環装置４０は、回収用配管３１を通って回収された薄膜材料を、複数のリザーバタンク４１Ａ〜４１Ｄのうち１つのリザーバタンクに一旦貯蔵し、リザーバタンク内の薄膜材料を供給用配管３０に送出する。マニホールド２３の各々は、供給用配管３０から供給された薄膜材料を、複数のノズルヘッド２１に分配するとともに、複数のノズルヘッド２１から回収された薄膜材料を回収用配管３１に合流させる。

循環装置４０内にヒータ（熱源）４３が配置されている。ヒータ４３は、リザーバタンク４１Ａ〜４１Ｄ内の薄膜材料を加熱する。供給用配管３０及び回収用配管３１の各々の周囲にも複数のヒータ（熱源）７０が配置されている。ヒータ４３に温度計（温度センサ）３２が取り付けられており、複数のヒータ７０のそれぞれに、温度計（温度センサ）３３が取り付けられている。温度計３２、３３の出力が温度制御装置３５に入力される。温度制御装置３５は、温度計３２及び３３の出力に基づいて、ヒータ４３及び７０を制御する。

図１では、１本の供給用配管３０についてのみヒータ７０及び温度センサ３３を表示しているが、実際には、すべての供給用配管３０及びすべての回収用配管３１にヒータ７０及び温度センサ３３が配置されている。また、ヒータ７０は、循環装置４０に接続された端部からマニホールド２３に接続された端部までの全長に亘って配置されている。このヒータ７０が、温度制御装置３５によって制御されることにより、循環する薄膜材料の温度を目標温度に維持することができる。なお、薄膜材料が供給用配管３０を流れるときの温度の低下量が少ない場合には、供給用配管３０の周囲にはヒータ７０を配置しなくてもよい。また、回収用配管３１を流れる薄膜材料の粘度が十分低く維持される場合には、回収用配管３１の周囲にヒータ７０を配置しなくてもよい。

支持板２４の上に配置されたマニホールド２３、ドライバ回路基板２２、供給用配管３０、回収用配管３１、循環装置４０、温度制御装置３５を、被覆板２５が覆う。支持板２４と被覆板２５は、マニホールド２３、ドライバ回路基板２２、供給用配管３０、回収用配管３１、循環装置４０、及び温度制御装置３５が配置された空間を、塗布ステージ１３が配置された空間から隔離する。本明細書において、支持板２４及び被覆板２５を「隔離板（または、隔離部材）２６」という。被覆板２５の内面に、断熱材２７が貼りつけられている。なお、被覆板２５自体を断熱機能の高い材料で形成してもよい。

隔離板２６の外側に、外付けタンク４８が配備されている。外付けタンク４８内に、液
状の薄膜材料が収容されている。循環装置４０等からなる循環系内の薄膜材料が少量になると、外付けタンク４８から循環系内のリザーバタンク４１Ａ〜４１Ｄに薄膜材料が補充される。

第１の排気装置５０が隔離板２６内の空間を排気する。隔離板２６に外気取入口５１が形成されている。外気取入口５１から隔離板２６の内部空間に流入した気体が、第１の排気装置５０によって排気される。

Ｘ方向移動機構１１、Ｙ方向移動機構１２、塗布ステージ１３、及び薄膜材料吐出装置２０は、エンクロージャ１６内に格納されている。エンクロージャ１６に、外気取入口５６が形成されている。外気取入口５６には、例えばＨＥＰＡフィルタが取り付けられている。第２の排気装置５５が、エンクロージャ１６の内部空間を排気する。第２の排気装置５５による排気口は、塗布ステージ１３の側方に配置されている。このため、エンクロージャ１６内に、横方向の気流が発生する。

循環装置４０内のヒータ４３、及び供給用配管３０と回収用配管３１とを加熱するためのヒータ７０からの発熱により、隔離板２６内の空間の温度が上昇する。温度が上昇する空間と、塗布ステージ１３が配置された空間とが、隔離板２６によって相互に隔離されている。このため、隔離板２６内の加熱された気体が、対流によってＸ方向移動機構１１、Ｙ方向移動機構１２、及び塗布ステージ１３まで輸送されることを防止できる。その結果、Ｘ方向移動機構１１、Ｙ方向移動機構１２、及び塗布ステージ１３の温度上昇を抑制することができる。断熱材２７を配置しない構成でも、対流による熱伝達を抑制することができる。また、第２の排気装置５５によってエンクロージャ１６内に横方向の気流が発生する。このため、隔離板２６の外側の表面に接する比較的高温の気体を、塗布ステージ１３に到達する前に効率的に排気することができる。

また、隔離板２６内が第１の排気装置５０で排気されるため、断熱材２７の有無に関わらず、隔離板２６内の過度の温度上昇を防止することができる。このように、隔離板２６が、その内部に気体を閉じ込める機能を持つ。これに対し、断熱材２７は、隔離板２６内の空間から塗布ステージ１３が配置された空間への熱伝導を抑制する。

上述のように、実施例１による薄膜形成装置においては、Ｘ方向移動機構１１、Ｙ方向移動機構１２、及び塗布ステージ１３の温度上昇を抑制することができる。これにより、塗布ステージ１３の高い位置精度を維持することが可能になる。

図２に、実施例１による薄膜形成装置のリザーバタンク４１Ａ〜４１Ｄからノズルユニット２８までの模式図を示す。ノズルユニット２８が、同一構造の複数のノズルヘッド２１を含む。循環流路８０が、リザーバタンク４１Ａ〜４１Ｄと、ノズルユニット２８との間で、薄膜材料を循環させる。

循環流路８０は、切換部８１、４本の供給用配管３０、４本の回収用配管３１、４個のマニホールド２３、供給用配管３６及び回収用配管３７を含む。供給用配管３６及び回収用配管３７は、ノズルヘッド２１ごとに配置され、マニホールド２３とノズルヘッド２１とを接続する。供給用配管３０の上流側の端部に送出ポンプ３８が接続されており、回収用配管３１の下流側の端部に吸引ポンプ３９が接続されている。送出ポンプ３８及び吸引ポンプ３９は、循環装置４０（図１）内に配置される。

切換部８１は、複数のリザーバタンク４１Ａ〜４１Ｄから選択される１つのリザーバタンクとノズルユニット２８との間で薄膜材料を循環させるように、使用するリザーバタンクを切り換える。リザーバタンク４１Ａ〜４１Ｄの流出入口と、循環流路８０の配管との
接続箇所が、着脱可能な構造とされている。この着脱可能な接続構造が、切換部８１として作用する。

送出ポンプ３８により、切換部８１で選択されたリザーバタンクから供給用配管３０に薄膜材料が送り出される。供給用配管３０に送り出された薄膜材料は、供給用配管３０、マニホールド２３、供給用配管３６からなる往路を経由して、ノズルヘッド２１に供給される。ノズルヘッド２１内の薄膜材料は、回収用配管３７、マニホールド２３、及び回収用配管３１からなる復路を経由して、切換部８１で選択されたリザーバタンクに回収される。切換部８１は、往路と復路との各々に設けられている。

供給用配管３０及び回収用配管３１の各々は、相互に平行に接続された複数の流路（並行流路）で構成される。循環流路８０のうち供給用配管３０及び回収用配管３１が配置された部分を、並行流路部８２ということとする。切換部８１は、並行流路部８２とリザーバタンク４１Ａ〜４１Ｄとの間に位置する。送出ポンプ３８は、供給用配管３０と切換部８１との間に挿入される。吸引ポンプ３９は、回収用配管３１と切換部８１との間に挿入される。吸引ポンプ３９は、回収用配管３７、マニホールド２３、及び回収用配管３１を介して、ノズルヘッド２１内の薄膜材料を吸引する。送出ポンプ３８と吸引ポンプ３９との吐出圧及び吸引圧を調節することにより、ノズルヘッド２１内の薄膜材料の圧力を調節することができる。これにより、薄膜材料の安定した吐出が可能になる。

図３Ａに、供給用配管３０の断面図を示す。回収用配管３１の断面構造も、供給用配管３０の断面構造と同一である。複数のチューブ８５が束ねられている。各チューブ８５が、並行流路８６を構成する。図３Ａでは、７本の並行流路８６の中心が、それぞれ正六角形の頂点と中心とに位置するように、チューブ８５が束ねられている。複数のチューブ８５の間の隙間に、充填材８７が充填されている。チューブ８５には、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、シリコーン等の樹脂が用いられる。充填材８７にも樹脂が用いられる。

チューブ８５及び充填材８７で構成された配管の外表面の断面は円形である。薄膜材料が流通する方向と直交する断面において、ヒータ７０がチューブ８５の束を取り囲むように配置されている。ヒータ７０は、並行流路８６内を流通する薄膜材料を加熱する。チューブ８５と充填材８７とからなる配管の外表面を円形状にしているため、ヒータ７０を配管に容易に密着させることができる。また、チューブ８５の隙間に充填材８７が充填されているため、並行流路８６内の薄膜材料を効率的に加熱することができる。

図３Ｂに示すように、チューブ８５の本数を増やしてもよい。図３Ｂでは、１９本のチューブ８５が三角格子の格子点に対応する位置に配置されている。

図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、中心に断面が円形の芯部材８８を配置し、芯部材８８を取り囲むように複数のチューブ８５を配置してもよい。図３Ｃ及び図３Ｄは、それぞれ芯部材８８の周囲に、６本及び１２本のチューブ８５を配置した例を示している。図３Ｃ及び図３Ｄに示した例では、ヒータ７０とチューブ８５との相対位置関係が、すべてのチューブ８５について等価であるため、複数の並行流路８６を流通する薄膜材料の温度のばらつきを小さくすることができる。

図４Ａに、ノズルヘッド２１の平断面図を示す。ノズルケース６２内に液室６５が画定されている。液室６５内に、複数の圧電素子６４が配置されている。圧電素子６４は、２列に配列しており、各列において等間隔に配置されている。各列の相互に隣り合う圧電素子６４の間に、ノズル孔６３が配置されている。流入口６６から液室６５内に薄膜材料が流入し、液室６５内の薄膜材料が流出口６７から流出する。液室６５内に流入した薄膜材
料は、圧電素子６４の間の空間に供給される。圧電素子６４を駆動することにより、液室６５内の薄膜材料がノズル孔６３から吐出される。

図４Ｂに、図４Ａの一点鎖線４Ｂ−４Ｂにおける断面図を示す。図４Ａは、図４Ｂの一点鎖線４Ａ−４Ａにおける断面図に相当する。ノズルケース６２が、ノズル板６２Ａ、枠６２Ｂ、及び回路基板６２Ｃで構成される。ノズル板６２Ａと回路基板６２Ｃとが、それぞれ液室６５の底面及び上面を画定する。枠６２Ｂが、液室６２Ｂの側面を画定する。ノズル板６２Ａにノズル孔６３が形成されている。圧電素子６４の各々が、ノズル板６２Ａから回路基板６２Ｃに達する。回路基板６２Ｃに、圧電素子６４を駆動するためのプリント配線が形成されている。流入口６６と流出口６７とが、回路基板６２Ｃに形成されている。

図４Ａ及び図４Ｂに示したノズルヘッドは、シェアモード型と呼ばれる。ノズルヘッド２１として、シェアモード型に限らず、種々の構成のノズルヘッドを利用することができる。

図５に、実施例１による基板製造方法のフローチャートを示す。リザーバタンク４１Ａ、４１Ｂ、及び４１Ｃ（図２）に、それぞれ液状の第１、第２、第３の薄膜材料が貯蔵されている。第１、第２、第３の薄膜材料は、同一のモノマーまたはオリゴマー、同一の溶剤を含む。第１の薄膜材料及び第３の薄膜材料は、さらに光重合開始剤及び色素を含む。第１の薄膜材料に含まれる色素の色と、第３の薄膜材料に含まれる色素の色とは異なる。例えば、第１の薄膜材料は緑色であり、第２の薄膜材料は赤色である。第２の薄膜材料には色素及び光重合開始剤が含まれていない。従って、第２の薄膜材料は無色であり、かつ紫外線照射によっても硬化しない。リザーバタンク４１Ｄ（図２）に、有機溶媒、例えばアセトンが貯蔵されている。

図５のステップＳＴ１において、図６Ａに示すように、切換部８１でリザーバタンク４１Ａを選択し、循環流路８０及びノズルユニット２８に、リザーバタンク４１Ａに貯蔵されている第１の薄膜材料を循環させる。図６Ａにおいては、１つのマニホールド２３、及びそれに接続された４つのノズルヘッド２１のみを示しているが、図２に示した４つのマニホールド２３及び１６個のノズルヘッド２１には、同一の薄膜材料が循環する。ノズルユニット２８を駆動することにより、ノズル孔６３（図４Ａ、図４Ｂ）から第１の薄膜材料の液滴８９Ａを吐出させる。これにより、基板１５（図１）に第１の薄膜材料からなる第１の薄膜が形成される。

ステップＳＴ２において、すべての基板１５の処理が終了したか否かを判定する。未処理の基板１５が残っている場合には、ステップＳＴ１に戻り、未処理の基板１５に第１の薄膜を形成する。すべての基板１５の処理が終了した場合には、ステップＳＴ３において、循環経路（循環流路８０及びノズルユニット２８）から第１の薄膜材料を抜き取る。

ステップＳＴ３では、図６Ｂに示すように、切換部８１の回収用の配管をリザーバタンク４１Ａに接続し、供給用の配管は、リザーバタンク４１Ａから取り外す。この状態で、送出ポンプ３８及び吸引ポンプ３９を動作させる。これにより、循環流路８０及びノズルユニット２８に残っている第１の薄膜材料がリザーバタンク４１Ａに回収される。

ステップＳＴ４において、図６Ｃに示すように、切換部８１でリザーバタンク４１Ｂを選択し、循環流路８０及びノズルユニット２８に第２の薄膜材料を循環させる。ステップＳＴ３の抜き取り処理後にも、一部の第１の薄膜材料は、循環流路８０及びノズルユニット２８内に残留する。ステップＳＴ４で第２の薄膜材料を循環させることにより、循環流路８０に残留していた第１の薄膜材料の大部分が第２の薄膜材料で置換される。

ステップＳＴ５において、循環流路８０及びノズルユニット２８から第２の薄膜材料を抜き取る。この抜き取り処理は、ステップＳＴ３と同様に、切換部８１において、供給用の配管をリザーバタンク４１Ｂから取り外すことにより行われる。

ステップＳＴ６において、図６Ｄに示すように、切換部８１でリザーバタンク４１Ｄを選択し、循環流路８０及びノズルユニット２８に有機溶媒を循環させる。ステップＳＴ７において、循環流路８０及びノズルユニット２８から有機溶媒を抜き取る。

ステップＳＴ８において、図６Ｅに示すように、切換部８１でリザーバタンク４１Ｂを選択し、循環流路８０及びノズルユニット２８に第２の薄膜材料を循環させる。ステップＳＴ９において、循環流路８０及びノズルユニット２８から第２の薄膜材料を抜き取る。

ステップＳＴ１０において、図６Ｆに示すように、切換部８１でリザーバタンク４１Ｃを選択し、循環流路８０及びノズルユニット２８に第３の薄膜材料を循環させる。その後、ステップＳＴ１１において、循環流路８０及びノズルユニット２８から第３の薄膜材料を抜き取る。

ステップＳＴ１２において、図６Ｆに示すように、切換部８１でリザーバタンク４１Ｃを選択し、循環流路８０及びノズルユニット２８に第３の薄膜材料を循環させる。第３の薄膜材料を循環させながら、ノズルユニット２８から第３の薄膜材料の液滴８９Ｃを吐出させることにより、基板１５（図１）に第３の薄膜を形成する。

ステップＳＴ１３において、すべての基板１５の処理が終了したか否かを判定する。未処理の基板１５が残っている場合には、ステップＳＴ１２に戻り、未処理の基板１５に第３の薄膜を形成する。すべての基板１５の処理が終了した場合には、基板製造処理を終了する。

実施例１では、ステップＳＴ３で第１の薄膜材料を循環流路８０（図２）から抜き取った後、ステップＳＴ１２で第３の薄膜材料にで第３の薄膜を形成するまでに、無色の第２の薄膜材料の循環（ステップＳＴ４、ＳＴ８）と抜き取り（ステップＳＴ５、ＳＴ９）、有機溶媒の循環（ステップＳＴ６）と抜き取り（ステップＳＴ７）が行われる。このため、色の異なる第１の薄膜材料と第３の薄膜材料との混合を防止することができる。

図７Ａ〜図７Ｄを参照して、供給用配管３０及び回収用配管３１（図２）を、複数の並行流路８６（図３Ａ〜図３Ｄ）で構成する効果について説明する。

図７Ａ及び図７Ｂは、比較例による供給用配管３０の中心軸に平行な断面図を示す。比較例においては、供給用配管３０が複数の並行流路に分割されていない。第１の薄膜材料の抜き取り前は、供給用配管３０内に第１の薄膜材料９０が循環している。図６Ｂに示すように、供給用の配管をリザーバタンク４１Ａから取り外すと、供給用配管３０内に気泡９１が流入する。

図７Ｂに示すように、薄膜材料の流路内に、供給用配管３０の上流端から吸引ポンプ３９（図６Ｄ）まで連続して、空気の領域が発生すると、吸引ポンプ３９で回収用配管３１内を吸引しても、空気が優先的に吸引され、第１の薄膜材料９０に対する吸引力が弱くなる。このため、供給用配管３０及び回収用配管３１内に、第１の薄膜材料９０が残留してしまう。

図７Ｃに示すように、供給用配管３０を小径の複数の並行流路８６に分割すると、並行
流路８６の中心軸に垂直な断面の全域に気泡９１が発生し、断面内の一部分のみには気泡が発生し難くなる。すなわち、並行流路８６内に残留している第１の薄膜材料９０は、並行流路８６の中心軸に垂直な断面を塞ぐ。並行流路８６の断面を塞いでいる第１の薄膜材料９０は、吸引ポンプ３９（図６Ｄ）によって吸引される。このため、図７Ｄに示すように、並行流路８６内を、第１の薄膜材料９０の残留物がほとんど残らない状態にすることができる。

同様に、図５に示したステップＳＴ５における第２の薄膜材料の抜き取り処理、ステップＳＴ７における有機溶媒の抜き取り処理、ステップＳＴ９における第２の薄膜材料の抜き取り処理、及びステップＳＴ１１における第３の薄膜材料の抜き取り処理の後も、並行流路８６内の残留物を少なくすることができる。並行流路８６内の残留物を少なくする十分な効果を得るために、並行流路８６の各々の内径を３ｍｍ以下とすることが好ましい。複数の並行流路８６を並列に接続することにより、圧損を抑制することができる。

薄膜材料や有機溶媒の抜き取り処理後に、循環流路４０（図２）内に多くの残留物が残っている場合には、ほぼすべての第１の薄膜材料を第２の薄膜材料で置換するために、ステップＳＴ４の第２の薄膜材料の循環処理とステップＳＴ５の抜き取り処理を交互に複数回繰り返すことが好ましい。同様に、ステップＳＴ６の有機溶媒の循環処理とステップＳＴ７の抜き取り処理、ステップＳＴ８の第２の薄膜材料の循環処理とステップＳＴ９の抜き取り処理、ステップＳＴ１０の第３の薄膜材料の循環処理とステップＳＴ１１の抜き取り処理のような循環処理と抜き取り処理とを複数回交互に実行することが好ましい。実施例１のように、循環流路４０の少なくとも一部（並行流路部８２）を、複数の並行流路８６（図３Ａ〜図３Ｄ）で構成することにより、循環処理と抜き取り処理との繰り返し回数を減らすことができる。

循環流路８０から薄膜材料を抜き取った後の残留物の量が十分少ない場合には、図５に示したステップＳＴ５からステップＳＴ１１までの処理を省略することも可能である。

実施例１による薄膜形成装置は、４個のリザーバタンク４１Ａ〜４１Ｄを有するが、５個以上のリザーバタンクを配置してもよい。この場合、色の異なる３種類以上の薄膜材料を用いて、薄膜を形成することができる。

［実施例２］
図８に、実施例２による薄膜形成装置のリザーバタンク４１Ａ〜４１Ｄからノズルユニット２８までの薄膜材料の流通経路の模式図を示す。以下、図２に示した実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例２では、循環流路８０の切換部８１が、供給用配管３０とマニホールド２３との接続箇所、及び回収用配管３１とマニホールド２３との接続箇所に位置する。このため、供給用配管３０及び回収用配管３１は、常に同じリザーバタンクに接続される。

実施例２では、マニホールド２３ごとに、４本の供給用配管３０及び４本の回収用配管３１が準備される。図２に示したように、薄膜形成装置に４個のマニホールド２３が搭載される場合には、全体として１６本の供給用配管３０及び１６本の回収用配管３１が準備される。

マニホールド２３は、リザーバタンクから輸送された薄膜材料を、複数のノズルヘッド２１の流入口６６（図４Ａ、図４Ｂ）ごとに分岐させる分岐部を含む。さらに、マニホールド２３は、複数のノズルヘッド２１の流出口６７（図４Ａ、図４Ｂ）から回収された薄膜材料を合流させる合流部を含む。この分岐部は、切換部８１と流入口６６との間に位置し、合流部は、切換部８１と流出口６７との間に位置する。

実施例２では、供給用配管３０及び回収用配管３１が、１つのリザーバタンクに固定的に接続される。このため、リザーバタンクの切換の前後で供給用配管３０及び回収用配管３１内に薄膜材料が残留したとしても、色の異なる薄膜材料が混ざり合うことはない。従って、実施例２においては、供給用配管３０及び回収用配管３１を、複数の並行流路に分割する必要はない。

［実施例３］
図９に、実施例３による薄膜形成装置のリザーバタンク４１Ａ〜４１Ｄからノズルユニット２８までの薄膜材料の流通経路の模式図を示す。以下、図２に示した実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例３では、循環流路８０の切換部８１が、ノズルユニット２８と循環流路８０との接続箇所に位置する。このため、循環流路８０、すなわち供給用配管３０、回収用配管３１、及びマニホールド２３は、常に同じリザーバタンクに接続される。

実施例３では、４個のノズルヘッド２１に対して、４個のマニホールド２３が配置される。供給用配管３０及び回収用配管３１は、マニホールド２３ごとに配置される。図２に示したように、薄膜形成装置に１６個のノズルヘッド２１が搭載される場合には、全体として１６本の供給用配管３０、１６本の回収用配管３１、及び１６個のマニホールド２３が準備される。

実施例３では、リザーバタンクの切換の前後で供給用配管３０、回収用配管３１、及びマニホールド２３内に薄膜材料が残留したとしても、色の異なる薄膜材料が混ざり合うことはない。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

１０ 基台
１１ Ｘ方向移動機構
１２ Ｙ方向移動機構
１３ 塗布ステージ
１５ 基板
１６ エンクロージャ
２０ 薄膜材料吐出装置
２１ ノズルヘッド
２２ ドライバ回路基板
２３ マニホールド（分岐部、合流部）
２４ 支持板
２５ 被覆板
２６ 隔離板（隔離部材）
２７ 断熱材
２８ ノズルユニット
３０ 供給用配管
３１ 回収用配管
３２、３３ 温度計（温度センサ）
３５ 温度制御装置
３６ 供給用配管
３７ 回収用配管
３８ 送出ポンプ
３９ 吸引ポンプ
４０ 循環装置
４１Ａ〜４１Ｄ リザーバタンク
４３ ヒータ（熱源）
４８ 外付けタンク
５０ 第１の排気装置
５５ 第２の排気装置
５６ 外気取入口
６１ 外気取入口
６２ ノズルケース
６３ ノズル孔
６４ 圧電素子
６５ 液室
６６ 流入口
６７ 流出口
７０ ヒータ（熱源）
８０ 循環流路
８１ 切換部
８２ 並行流路部
８５ チューブ
８６ 並行流路
８７ 充填材
８８ 芯部材
８９Ａ 第１の薄膜材料の液滴
８９Ｃ 第３の薄膜材料の液滴
９０ 第１の薄膜材料
９１ 気泡

Claims (11)

1. 液状の薄膜材料を吐出する複数のノズル孔を有するノズルユニットと、
   薄膜材料を貯蔵する複数のリザーバタンクと、
   前記リザーバタンクと前記ノズルユニットとの間で薄膜材料を循環させる循環流路と
   を有し、
   前記循環流路は、前記複数のリザーバタンクから選択される１つのリザーバタンクと前記ノズルユニットとの間で薄膜材料を循環させるようにリザーバタンクを切り替える切換部を含む薄膜形成装置。
2. 前記循環流路は、相互に並列に配置された複数の並列流路を含む並列流路部を有し、
   前記切換部が、前記並列流路部と前記リザーバタンクとの間に位置する請求項１に記載の薄膜形成装置。
3. 前記循環流路は、薄膜材料を前記リザーバタンクから前記ノズルユニットに輸送する往路と、前記ノズルユニットから前記リザーバタンクに輸送する復路とを含み、
   前記並列流路部及び前記切換部は、前記往路及び前記復路の各々に設けられており、
   さらに、
   前記往路の、前記切換部と前記並列流路部との間に挿入され、前記リザーバタンクから前記ノズルユニットに薄膜材料を送り出す送出ポンプと、
   前記復路の、前記切換部と前記並列流路部との間に挿入され、前記ノズルユニットから薄膜材料を吸引し、前記リザーバタンクに送り出す吸引ポンプと
   を有する請求項２に記載の薄膜形成装置。
4. 前記並列流路は、束ねられた複数のチューブと、前記複数のチューブの間に充填された充填材とを含み、
   さらに、前記並列流路部を流通する薄膜材料を加熱するヒータを有し、
   前記ヒータは、薄膜材料が流通する方向と直交する断面において、前記複数のチューブの束を取り囲むように配置されている請求項２または３に記載の薄膜形成装置。
5. 前記並列流路部は、芯部材を含み、前記複数の並列流路は、前記芯部材の軸に直交する断面において、前記芯部材を取り囲むように配置されている請求項２乃至４のいずれか１項に記載の薄膜形成装置。
6. 前記並列流路の各々の内径が３ｍｍ以下である請求項２乃至５のいずれか１項に記載の薄膜形成装置。
7. 前記ノズルユニットは、
   前記複数のノズル孔に連続する液室を画定するノズルケースと、
   前記液室に薄膜材料を流入させる流入口と、
   前記液室から薄膜材料を流出させる流出口と
   を有し、
   前記切換部は、前記流入口と前記循環流路との接続箇所、及び前記流出口と前記循環流路との接続箇所に位置する請求項１に記載の薄膜形成装置。
8. 前記ノズルユニットが、同一構造の複数のノズルヘッドで構成されており、
   前記ノズルヘッドの各々は、
   前記複数のノズル孔に連続する液室を画定するノズルケースと、
   前記液室に薄膜材料を流入させる流入口と、
   前記液室から薄膜材料を流出させる流出口と
   を有し、
   前記循環流路は、前記リザーバタンクから輸送された薄膜材料を、前記複数のノズルヘッドの前記流入口ごとに分岐させる分岐部、及び前記複数のノズルヘッドの流出口から回収された薄膜材料を合流させる合流部を含み、
   前記分岐部は、前記切換部と前記流入口との間に位置し、前記合流部は、前記切換部と前記流出口との間に位置する請求項１に記載の薄膜形成装置。
9. 複数のノズル孔を有するノズルユニットに、循環流路を通して有色の液状の第１の薄膜材料を循環させながら、前記ノズル孔から前記第１の薄膜材料を吐出させて、第１の基板の表面に第１の薄膜を形成する工程と、
   前記第１の薄膜を形成した後、前記循環流路及び前記ノズルユニットから、前記第１の薄膜材料を抜き取る工程と、
   前記第１の薄膜材料を抜き取った後、前記循環流路及び前記ノズルユニットに、無色の液状の第２の薄膜材料を循環させる工程と、
   前記第２の薄膜材料を循環させた後、前記循環流路及び前記ノズルユニットから、前記第２の薄膜材料を抜き取る工程と、
   前記第２の薄膜材料を抜き取った後、前記循環流路を通して、前記第１の薄膜材料とは異なる色の液状の第３の薄膜材料を、前記ノズルユニットに循環させながら、前記ノズル孔から前記第３の薄膜材料を吐出させて、第２の基板の表面に第３の薄膜を形成する工程と
   を有する基板製造方法。
10. 前記第１の薄膜材料、前記第２の薄膜材料、及び前記第３の薄膜材料は、同一のモノマーまたはオリゴマー、及び同一の溶剤を含み、前記第１の薄膜材料及び前記第３の薄膜材料は、光重合開始剤及び色素を含み、前記第２の薄膜材料は、光重合開始剤も色素も含んでいない請求項９に記載の基板製造方法。
11. 前記第２の薄膜材料を抜き取る工程の後、前記第３の薄膜を形成する工程の前に、
    前記循環流路及び前記ノズルユニットに、有機溶媒を循環させる工程と、
    前記有機溶媒を循環させた後、前記循環流路及び前記ノズルユニットから前記有機溶媒を抜き取る工程と、
    前記有機溶媒を抜き取った後、前記循環流路及び前記ノズルユニットに、前記第２の薄膜材料を循環させる工程と、
    前記第２の薄膜材料を循環させた後、前記前記循環流路及び前記ノズルユニットから前記第２の薄膜材料を抜き取る工程と
    を有する請求項９または１０に記載の基板製造方法。

Images