JP2014067984A - 基板製造方法及び薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄膜の表面に凹凸が発生しにくい基板製造方法を提供する。
【解決手段】 （ａ）基板の表面の第１の領域に、光硬化性の液状の薄膜材料を塗布するとともに、第１の領域に塗布された薄膜材料が、境界線を介して隣接する第２の領域へ流動することを、流動抑止構造によって抑止する。（ｂ）第１の領域内の薄膜材料の、第２の領域への流動が、流動抑止構造によって抑止された状態で、第２の領域に液状の薄膜材料を塗布する。（ｃ）第１の領域及び第２の領域に塗布されている薄膜材料の、少なくとも表層部を、光照射によって硬化させる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、基板に薄膜パターンを形成する基板製造方法、及び薄膜形成装置に関する。

ノズルヘッドから薄膜パターン形成用の材料を含んだ液滴を吐出して、基板の表面に薄膜パターンを形成する技術が知られている（例えば特許文献１）。

このような薄膜形成技術において、例えば、基板にはプリント配線基板が用いられ、薄膜材料にはソルダーレジストが用いられる。プリント配線基板は、基材及び配線を含み、所定の位置に電子部品等がはんだ付けされる。ソルダーレジストは、電子部品等をはんだ付けする導体部分を露出させ、はんだ付けが不要な部分を覆う。全面にソルダーレジストを塗布した後、フォトリソグラフィ技術を用いて開口を形成する方法に比べて、製造コストの低減を図ることが可能である。

特開２００４−１０４１０４号公報

薄膜材料には、光硬化性（例えば、紫外線硬化性）の樹脂が用いられる。薄膜材料の液滴が基板に着弾すると、薄膜材料が面内方向に広がる。薄膜材料が面内方向に広がると、形成される薄膜パターンの解像度が低下してしまう。薄膜パターンの解像度の低下を抑制するために、液滴の着弾後、速やかに薄膜材料に光を照射して硬化させることが好ましい。ところが、薄膜をベタに塗布する領域において、液滴の着弾後、速やかに薄膜材料を硬化させると、液滴の各々に対応して、薄膜の表面に凹凸が残ってしまう。

本発明の目的は、薄膜の表面に凹凸が発生しにくい基板製造方法及び薄膜形成装置を提供することである。

本発明の一観点によると、
（ａ）基板の表面の第１の領域に、光硬化性の液状の薄膜材料を塗布するとともに、前記第１の領域に塗布された前記薄膜材料が、境界線を介して隣接する第２の領域へ流動することを、流動抑止構造によって抑止する工程と、
（ｂ）前記第１の領域内の前記薄膜材料の、前記第２の領域への流動が、前記流動抑止構造によって抑止された状態で、前記第２の領域に液状の前記薄膜材料を塗布する工程と、
（ｃ）前記第１の領域及び前記第２の領域に塗布されている前記薄膜材料の、少なくとも表層部を、光照射によって硬化させる工程と
を有する基板製造方法が提供される。

本発明の他の観点によると、
基板を保持するステージと、
前記ステージに保持された基板に対向し、前記基板の表面に向けて光硬化性の薄膜材料の液滴を吐出することにより前記基板の表面に前記薄膜材料を塗布する複数のノズル孔、及び前記基板に塗布された前記薄膜材料に硬化用の光を照射する硬化用光源が設けられて
いるノズルユニットと、
前記ノズルユニットと前記ステージとの一方を他方に対して、前記基板の表面に平行な方向に移動させる移動機構と、
前記基板に形成すべき薄膜パターンの形状を定義する画像データを記憶しており、前記ノズルユニット及び前記移動機構を制御する制御装置と
を有し、
前記薄膜パターンを形成すべき領域が境界線で仕切られた第１の領域と第２の領域とを含み、
前記制御装置は、前記移動機構及び前記ノズルユニットを制御することにより、
前記第１の領域に、前記薄膜材料を塗布するとともに、前記第１の領域に塗布された前記薄膜材料が、前記第２の領域へ流動することを抑止する流動抑止構造を形成し、
前記第１の領域内の前記薄膜材料の、前記第２の領域への流動が、前記流動抑止構造によって抑止された状態で、前記第２の領域に前記薄膜材料を塗布する薄膜形成装置が提供される。

流動抑止構造によって、薄膜材料の流動を抑止することにより、境界線に沿う筋状の凹凸の痕跡の発生を抑制することができる。

図１は、実施例１による薄膜形成装置の概略図である。 図２Ａは、ノズルユニットの斜視図であり、図２Ｂは、ノズルユニットの底面図である。 図３は、薄膜パターンが形成された基板及びノズルユニットの平面図である。 図４Ａは、実施例１による基板製造方法の１回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図４Ｂは、図４Ａの一点鎖線４Ｂ−４Ｂにおける断面図であり、図４Ｃはエッジパターンの断面図である。 図５Ａは、実施例１による基板製造方法の２回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図５Ｂは、図５Ａの一点鎖線５Ｂ−５Ｂにおける断面図である。 図６Ａは、実施例１による基板製造方法の３回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図６Ｂ及び図６Ｃは、それぞれ図６Ａの一点鎖線６Ｂ−６Ｂ、６Ｃ−６Ｃにおける断面図である。 図７Ａは、実施例１による基板製造方法の４回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図７Ｂ及び図７Ｃは、それぞれ図７Ａの一点鎖線７Ｂ−７Ｂ、７Ｃ−７Ｃにおける断面図である。 図８Ａは、実施例１による基板製造方法の５回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図８Ｂ及び図８Ｃは、それぞれ図８Ａの一点鎖線８Ｂ−８Ｂ、８Ｃ−８Ｃにおける断面図である。 図６９は、実施例１による基板製造方法の６回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図９Ｂ及び図９Ｃは、それぞれ図９Ａの一点鎖線９Ｂ−９Ｂ、９Ｃ−９Ｃにおける断面図である。 図１０Ａは、図４Ａの一点鎖線１０Ａ−１０Ａにおける断面図であり、図１０Ｂは、図６Ａの一点鎖線１０Ｂ−１０Ｂにおける断面図であり、図１０Ｃは、図８Ａの一点鎖線１０Ｃ−１０Ｃにおける断面図である。 図１１Ａ〜図１１Ｃは、比較例による方法で形成した薄膜パターンの一部の断面図である。 図１２Ａは、実施例２による基板製造方法の２回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図１２Ｂ及び図１２Ｃは、それぞれ図１２Ａの一点鎖線１２Ｂ−１２Ｂ、１２Ｃ−１２Ｃにおける断面図である。 図１３Ａは、実施例２による基板製造方法の３回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図１３Ｂ及び図１３Ｃは、それぞれ図１３Ａの一点鎖線１３Ｂ−１３Ｂ、１３Ｃ−１３Ｃにおける断面図である。 図１４Ａは、実施例２による基板製造方法の４回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図１４Ｂ及び図１４Ｃは、それぞれ図１４Ａの一点鎖線１４Ｂ−１４Ｂ、１４Ｃ−１４Ｃにおける断面図である。 図１５Ａは、実施例３による基板製造方法の２回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図１５Ｂは、図１５Ａの一点鎖線１５Ｂ−１５Ｂにおける断面図である。 図１６は、実施例３による基板製造方法の３回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図である。 図１７Ａは、実施例３による基板製造方法の４回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図１７Ｂは、図１７Ａの一点鎖線１７Ｂ−１７Ｂにおける断面図である。 図１８Ａは、実施例３による基板製造方法の５回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図１８Ｂは、図１８Ａの一点鎖線１８Ｂ−１８Ｂにおける断面図である。 図１９Ａは、実施例３による基板製造方法の６回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図１９Ｂは、図１９Ａの一点鎖線１９Ｂ−１９Ｂにおける断面図である。 図２０Ａは、実施例４による基板製造方法の１回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図２０Ｂは、図２０Ａの一点鎖線２０Ｂ−２０Ｂにおける断面図である。 図２１Ａは、実施例４による基板製造方法の２回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図２１Ｂは、図２１Ａの一点鎖線２１Ｂ−２１Ｂにおける断面図である。 図２２Ａは、実施例４による基板製造方法の３回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図２２Ｂは、図２２Ａの一点鎖線２２Ｂ−２２Ｂにおける断面図である。 図２３Ａは、実施例４による基板製造方法の４回目の走査の前後における基板及びノズルユニットの平面図であり、図２３Ｂは、図２３Ａの一点鎖線２３Ｂ−２３Ｂにおける断面図である。

［実施例１］
図１に、実施例１による薄膜形成装置の概略図を示す。定盤２０の上に、移動機構２１によりステージ２２が支持されている。ステージ２２の上面（保持面）に、プリント配線板等の基板５０が保持される。ステージ２２の保持面に平行な方向をＸ方向及びＹ方向とし、保持面の法線方向をＺ方向とするＸＹＺ直交座標系を定義する。移動機構２１は、ステージ２２をＸ方向及びＹ方向に移動させる。

定盤２０の上方に、ノズルユニット２３及び撮像装置３０が支持されている。ノズルユニット２３及び撮像装置３０は、ステージ２２に保持された基板５０に対向する。撮像装置３０は、基板５０の表面に形成されている配線パターン、アライメントマーク、基板５０に形成された薄膜パターン等を撮像する。撮像されて得られた画像データが、制御装置４０に入力される。ノズルユニット２３は、複数のノズル孔から基板５０に向けて、光硬化性（例えば紫外線硬化性）の薄膜材料の液滴（例えばソルダーレジスト等の液滴）を吐出する。吐出された薄膜材料が、基板５０の表面に付着する。

ノズルユニット２３を定盤２０に固定して、ステージ２２を移動させる代わりに、ステージ２２及び定盤２０に対してノズルユニット２３を移動させてもよい。

制御装置４０が、移動機構２１、ノズルユニット２３、及び撮像装置３０を制御する。制御装置４０には、基板５０に形成すべき薄膜パターンの形状を定義するラスタフォーマットの画像データ等が記憶されている。オペレータが、入力装置４１を通して制御装置４０に、種々の指令（コマンド）や、制御に必要な数値データを入力する。制御装置４０は、出力装置４２からオペレータに対して各種情報を出力する。

図２Ａに、ノズルユニット２３の斜視図を示す。ノズルホルダ２６に、複数、例えば４個のノズルヘッド２４が取り付けられている。ノズルヘッド２４の各々に、複数のノズル孔２４ａが形成されている。ノズル孔２４ａはＸ方向に配列し、４個のノズルヘッド２４は、Ｙ方向に並んでノズルホルダ２６に固定されている。

ノズルヘッド２４の間、両端のノズルヘッド２４よりも外側に、それぞれ硬化用光源２５が配置されている。硬化用光源２５は、基板５０（図１）に、薄膜材料を硬化させる光、例えば紫外線を照射する。

図２Ｂに、ノズルヘッド２４及び硬化用光源２５の底面図を示す。ノズルヘッド２４の各々の底面（基板５０に対向する表面）に、２列のノズル列２４ｂが配置されている。ノズル列２４ｂの各々は、Ｘ方向にピッチ（周期）８Ｐで並ぶ複数のノズル孔２４ａで構成される。一方のノズル列２４ｂは、他方のノズル列２４ｂに対して、Ｙ方向にずれており、さらに、Ｘ方向にピッチ４Ｐだけずれている。すなわち、１つのノズルヘッド２４に着目すると、ノズル孔２４ａは、Ｘ方向に関してピッチ４Ｐで等間隔に分布することになる。ピッチ４Ｐは、例えば３００ｄｐｉの解像度に相当する。

４個のノズルヘッド２４は、Ｙ方向に配列し、かつ相互にＸ方向にずらされてノズルホルダ２６（図２Ａ）に取り付けられている。図２Ｂにおいて、最も左側のノズルヘッド２４を基準にすると、２、３、４番目のノズルヘッド２４は、それぞれＸ軸の負の方向に２Ｐ、Ｐ、及び３Ｐだけずらされている。このため、４個のノズルヘッド２４に着目すると（ノズルヘッド全体として）、ノズル孔２４ａは、Ｘ方向にピッチＰ（１２００ｄｐｉに相当するピッチ）で等間隔に配列することになる。

ノズルヘッド２４の間、及びＹ方向に関して最も外側のノズルヘッド２４よりもさらに外側に、それぞれ硬化用光源２５が配置されている。１つのノズルヘッド２４に着目すると、その両側に硬化用光源２５が配置されている。

基板５０（図１）をＹ方向に移動させながら、ノズルユニット２３の各ノズル孔２４ａから薄膜材料の液滴を吐出させることにより、Ｘ方向に関して１２００ｄｐｉの解像度で薄膜パターンを形成することができる。基板５０をＹ方向に移動させながら、ノズル孔２４ａから薄膜材料の液滴を吐出させて、基板５０に薄膜材料を塗布する動作を、「走査」ということとする。１回の走査を行った後、Ｘ方向にＰ／２だけずらして２回目の走査を行うことにより、Ｘ方向の解像度を２倍の２４００ｄｐｉまで高めることができる。２回の走査は、１回目の走査と２回目の走査との方向を反転させた往復走査により実現することができる。Ｙ方向の解像度は、基板５０の移動速度と、ノズル孔２４ａからの液滴の吐出周期で決定される。

図３に、薄膜パターンが形成された基板５０、及びノズルユニット２３の平面図を示す。基板５０の表面に、薄膜パターン５５が形成されている。基板５０は、その面内に複数のプリント配線板が配置された多面取り基板である。一例として、基板５０の面内に、プ
リント配線板が４行２列の行列状に配置されている。プリント配線板に対応して、薄膜パターン５５が定義されている。薄膜パターン５５は、例えばソルダーレジストで形成される。

１回の走査により、薄膜材料を塗布することができる領域を、単位走査領域５６という。単位走査領域５６のＸ方向の寸法（幅）をＷで表す。単位走査領域５６の幅Ｗは、４個のノズルヘッド２４に形成されているノズル孔２４ａ（図２Ｂ）が分布する領域の幅と等しい。一例として、単位走査領域５６の幅Ｗは、基板５０のＸ方向の寸法の１／４である。

図４Ａ〜図９Ｃを参照して、実施例１による基板製造方法について説明する。図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、図９Ａでは、図３に示した基板５０の１枚のプリント配線板に対応する領域のみを示している。また、説明の都合上、薄膜パターン内に２つの正方形と４つの円形の開口部を配置したが、実際には、より微細な多数の開口部が配置される。

図４Ａに、１回目の走査の前後における基板５０、及びノズルユニット２３の平面図を示す。図４Ｂに、図４Ａの一点鎖線４Ｂ−４Ｂにおける断面図を示す。図１０Ａに、図４Ａの一点鎖線１０Ａ−１０Ａにおける断面図を示す。

図４Ａに示すように、基板５０をＹ軸の負の方向に走査する。このとき、ノズルヘッド２４（図２Ａ）から薄膜材料の液滴を吐出させることにより、薄膜パターン５５の最外周の縁、及び開口部の縁に、薄膜材料を塗布する。走査中は、図１０Ａに示すように、４個のノズルヘッド２４の各々に対して、Ｙ軸の負の側（基板５０の移動方向の前方の側）に位置する硬化用光源２５を点灯させておく。図４Ａにおいて、点灯状態の硬化用光源２５を太い実線で表し、消灯状態の硬化用光源２５を細い実線で表している。薄膜材料の液滴が基板５０に着弾した直後に、薄膜材料の表層部が硬化する。

硬化用光源２５から放射される光の基板表面における光エネルギ密度は、薄膜材料の内部まで硬化させるために必要な光エネルギ密度よりも低い。このため、薄膜材料の内部は未硬化の状態である。薄膜材料の表層部のみが硬化する反応を「仮硬化」ということとする。１回目の走査により、１つの単位走査領域５６（図３）内の、薄膜パターンの最外周の縁、及び開口部の縁に、仮硬化した薄膜材料からなる線状のエッジパターン６０が形成される。エッジパターン６０の幅は、例えばラスタフォーマットの画像データのピクセルピッチの３〜５倍に相当する。すなわち、エッジパターン６０の幅方向に、３〜５個のピクセルが含まれる。

図４Ｃに、エッジパターン６０の断面図を示す。エッジパターン６０は、複数の薄膜材料の粒６０ａで構成される。エッジパターン６０の形成時には、図２Ｂに示したように、１つのノズルヘッド２４から吐出された薄膜材料は、そのノズルヘッド２４に対してＹ軸の負の側に隣接して配置された硬化用光源２５からの光照射によって仮硬化される。１つのノズルヘッド２４に着目すると、ノズル孔２４ａのＸ方向のピッチ４Ｐが、例えば３００ｄｐｉに対応する。薄膜材料の複数の液滴が、ピッチ４Ｐで等間隔に並ぶ位置に着弾する。着弾後、液滴は面内方向に広がるが、相互に隣り合う液滴同士が連続する前に、液滴が仮硬化される。

４個のノズルヘッド２４（図２Ｂ）のノズル孔２４ａから液滴を吐出させると、Ｘ方向にピッチＰ（１２００ｄｐｉ相当）で並ぶ点に、それぞれ液滴が着弾する。ピッチＰで隣り合う２つの液滴は、面内方向に関して部分的に重なる。仮硬化した液滴の上に、次の液滴が着弾するため、相互に重なった２つの液滴は、相互に混ざり合わない。このため、４
個のノズルヘッド２４を動作させて形成されたエッジパターン６０は、積み重なった複数の粒６０ａで構成される。

基板５０に薄膜材料が着弾した直後に、薄膜材料を仮硬化させることにより、エッジパターン６０の解像度の低下を防止することができる。十分な解像度でエッジパターン６０を形成するために、薄膜材料が基板５０に着弾した後、０．２秒以内に硬化用の光を照射することが好ましい。

図５Ａに、２回目の走査の前後における基板５０、及びノズルユニット２３の平面図を示す。図５Ｂに、図５Ａの一点鎖線５Ｂ−５Ｂにおける断面図を示す。図４Ａに示した状態から、図５Ａに示すように、基板５０をＸ軸の負の方向に、単位走査領域５６の幅Ｗに等しい距離だけ移動させる。その後、基板５０をＹ軸の正の方向に移動させることにより、２回目の走査を行う。２回目の走査においても、薄膜パターン５５の最外周の縁及び開口部の縁に薄膜材料を塗布し、薄膜材料を仮硬化させる。２回目の走査では、基板５０がＹ軸の正の方向に移動するため、ノズルヘッド２４の各々に対して、Ｙ軸の正の側（基板５０の移動方向の前方の側）に位置する硬化用光源２５を点灯させておく。

１回目の走査でエッジパターン６０が形成された単位走査領域５６（図３）に隣接する単位走査領域５６内の、薄膜パターン５５の最外周の縁、及び開口部の縁に、仮硬化したエッジパターン６１が形成される。

図６Ａに、３回目の走査の前後における基板５０、及びノズルユニット２３の平面図を示す。図６Ｂ及び図６Ｃに、それぞれ図６Ａの一点鎖線６Ｂ−６Ｂ、６Ｃ−６Ｃにおける断面図を示す。図１０Ｂに、図６Ａの一点鎖線１０Ｂ−１０Ｂにおける断面図を示す。２回目の走査の終了後、基板５０をＹ軸の負の方向に移動させることにより、３回目の走査を行う。３回目の走査では、薄膜パターン５５（図３）を形成する領域の内部（ベタの領域）のうち一部の領域６７に、薄膜材料を塗布する。２回目の走査で形成されたエッジパターン６１を縁とする面状パターン６２が形成される。３回目の走査で面状パターン６２を形成すべき領域６７を「第１の領域」ということとする。薄膜パターン５５（図３）を形成する領域のうち、第１の領域６７に境界線６３を介して隣接する領域６８を「第２の領域」ということとする。

３回目の走査では、図１０Ｂに示すように、Ｙ軸の最も負の側の硬化用光源２５のみを点灯させ、その他の硬化用光源２５は消灯状態にしておく。また、点灯されている硬化用光源２５の出力は、エッジパターン６０、６１を形成するときの出力よりも小さくしておく。

次に、３回目の走査の手順について、詳しく説明する。第１の領域６７内のある領域に着目する。着目している領域には、複数のピクセルが含まれる。着目している領域内のピクセルに、図１０Ｂに示した最も右側のノズルヘッド２４から吐出された液滴が着弾した後、硬化用の光に照射されることなく、右から２番目、３番目、４番目のノズルヘッド２４から吐出された液滴が順番に着弾する。このため、液滴が仮硬化される前に、着目している領域内の複数の液滴が液体状態のままで相互に連続する。複数の液滴が液体状態のままで相互に連続した後、最も左側の硬化用光源２５から、薄膜材料に硬化用の光が照射される。

図６Ｃに示すように、基板５０に着弾した複数の液滴が、液状のまま相互に連続する。このため、液滴同士を区別することはできなくなり、面状パターン６２の表面は平坦になる。点灯状態の硬化用光源２５からの光照射により、面状パターン６２の表層部が硬化される。点灯状態の硬化用光源２５の出力が、エッジパターン６０、６１を形成するときの
出力よりも小さいため、硬化した部分は非常に薄く、面状パターン６２が薄い被膜６２Ｃで覆われた状態になる。図６Ａ及び図６Ｂにおいて、薄い被膜６２Ｃが形成された領域を、右下がりの疎なハッチングパターンで示す。

液滴が基板に着弾した後、表層部が薄く硬化されるまでに、液状の薄膜材料が面内方向に広がる。このため、面状パターン６２は、第１の領域６７から境界線６３を越えて、第２の領域６８まで侵入する。ただし、面状パターン６２が薄い被膜６２Ｃで覆われた後は、面状パターン６２の内部の液状の薄膜材料が第２の領域６８に向かって流動することはない。被膜６２Ｃは、液状の薄膜材料の流動を抑止する流動抑止構造として機能する。

薄膜パターン５５（図３）を形成すべき領域の縁に形成されているエッジパターン６１が、液状の薄膜材料の流出を堰き止める。このため、薄膜材料が開口部の内側まで侵入することはない。

図７Ａに、４回目の走査の前後における基板５０、及びノズルユニット２３の平面図を示す。図７Ｂ及び図７Ｃに、それぞれ図７Ａの一点鎖線７Ｂ−７Ｂ、７Ｃ−７Ｃにおける断面図を示す。３回目の走査の後、基板５０をＸ軸の正の方向に、単位走査領域５６（図３）の幅Ｗに等しい距離だけ移動させる。この状態で、基板５０をＹ軸の正の方向に移動させることにより、４回目の走査を行う。４回目の走査は、面状パターン６２内の液状の薄膜材料の流動が、被膜６２Ｃによって抑止されている状態で行われる。

４回目の走査では、３回目の走査と同様に、薄膜パターン５５（図３）を形成する領域の一部（第２の領域）６８に、薄膜材料を塗布する。１回目の走査で形成されたエッジパターン６０を縁とする面状パターン６４が形成される。４回目の走査では、硬化用光源２５（図２Ｂ）は全て消灯状態とする。このため、面状パターン６４は、４回目の走査終了後も、液体状態のままである。図７Ａ及び図７Ｂにおいて、薄い被膜６２Ｃで覆われた領域を右下がりの疎なハッチングパターンで示し、液体状態のままの領域をドットパターンで示す。

３回目の走査（図３Ａ）で形成された面状パターン６２のうち境界線６３を越えて第２の領域に侵入している部分にも、４回目の走査期間中に液滴が着弾する。被膜６２Ｃが非常に薄いため、液滴が被膜６２Ｃに衝突することにより、被膜６２Ｃが破壊される。被膜６２Ｃが破壊されると、第１の領域６７内の液状の薄膜材料と、第２の領域６８内の液状の薄膜材料とが、相互に流動する。

図８Ａに、５回目の走査の前後における基板５０、及びノズルユニット２３の平面図を示す。図８Ｂ及び図８Ｃに、それぞれ図８Ａの一点鎖線８Ｂ−８Ｂ、８Ｃ−８Ｃにおける断面図を示す。図１０Ｃに、図８Ａの一点鎖線１０Ｃ−１０Ｃにおける断面図を示す。４回目の走査後、基板５０をＹ軸の負の方向に移動させることにより、５回目の走査を行う。５回目の走査では、ノズルヘッド２４から薄膜材料の液滴を吐出させず、硬化用光源２５による光の照射のみを行う。このとき、図１０Ｃに示したように、すべての硬化用光源２５を点灯させておく。未硬化だった面状パターン６４の表層部６４Ｓ（図８Ｃ）が硬化される。図８Ａにおいて、仮硬化した領域を右上がりの密なハッチングパターンで示し、液体状態のままの領域をドットパターンで示し、薄い被膜６２Ｃで覆われた領域を右下がりの疎なハッチンングパターンで示す。

図９Ａに、６回目の走査の前後における基板５０、及びノズルユニット２３の平面図を示す。図９Ｂ及び図９Ｃに、それぞれ図９Ａの一点鎖線９Ｂ−９Ｂ、９Ｃ−９Ｃにおける断面図を示す。５回目の走査の後、基板５０をＸ軸の負の方向に、単位走査領域５６（図３）の幅Ｗに等しい距離だけ移動させる。この状態で、基板５０をＹ軸の正の方向に移動
させることにより、６回目の走査を行う。６回目の走査でも、ノズルヘッド２４から薄膜材料の液滴を吐出させず、硬化用光源２５による光の照射のみを行う。薄い被膜６２Ｃ（図８Ｃ）で覆われていた面状パターン６２の表層部６２Ｓが、光照射によって硬化される。硬化された表層部６２Ｓは、被膜６２Ｃよりも厚い。元の被膜６２Ｃは、硬化された表層部６２Ｓと一体化する。

図１１Ａ〜図１１Ｃを参照して、比較例による薄膜形成方法について説明する。比較例による方法では、図６Ａ〜図６Ｃに示した面状パターン６２を形成するときに、すべての硬化用光源２５が消灯される。このため、薄い被膜６２Ｃ（図６Ｃ）が形成されない。その他の工程は、実施例１による方法の工程と同一である。

図１１Ａに、面状パターン６２を形成した後の基板の断面図を示す。液状の薄膜材料が基板５０に塗布された後、硬化用の光が照射されないため、薄膜材料が境界線６３を越えて、第２の領域６８内に侵入する。面状パターン６２の上面は、境界線６３の近傍において、第１の領域６７から第２の領域６８に向かって低くなるように傾斜する。

図１１Ｂに、第２の領域６８に面状パターン６４を形成した後の基板の断面図を示す。液状の薄膜材料は、ノズル孔からの吐出を安定化させるために、室温よりも高い温度まで加温して粘度が低くされている。薄膜膜材料がノズル孔から吐出されて基板５０に着弾すると、温度が急激に低下し、粘度が高くなる。図１１Ｂに示すように、面状パターン６２の上に着弾した薄膜材料は、粘度が高くなると、面内方向に広がりにくい。なお、図１１Ａに示したように、基板５０の表面では、面状パターン６２の表面に比べて、粘度が高くなった後も、薄膜材料が面内方向に広がりやすい。

図１１Ｃに、第２の領域６８に薄膜材料を塗布して、ある時間が経過した後の基板の断面図を示す。面状パターン６２の上に付着した薄膜材料は、面内方向に広がりにくいため、第２の領域６８に塗布された薄膜材料が第１の領域６７に侵入する深さは、図１１Ａに示した面状パターン６２が第２の領域６８に侵入している深さより短い。このため、境界線６３の、第１の領域６７側に凹部６９が形成され、第２の領域６８側に尾根状の凸部７０が形成される。薄膜の表面に、凹部６９及び凸部７０で構成される筋状の痕跡が残ってしまう。この痕跡は、肉眼で視認されるため、外観上好ましくない。

上記実施例１の場合には、図６Ａ〜図６Ｃに示したように、面状パターン６２が形成された後、走査期間中に被膜６２Ｃが形成される。このため、薄膜材料の第２の領域６８への侵入の深さが浅くなる。図１１Ａに示した比較例と比べて、面状パターン６２の上面が傾斜している領域が、境界線６３の極近傍に局在化される。従って、実施例１による方法を適用することにより、比較例と比べて、境界線６３に沿う筋状の痕跡が発生しにくい。

実施例１では、図６Ａ〜図６Ｃに示したように、面状パターン６２の全域を被膜６２Ｃで覆ったが、境界線６３の近傍のみに被膜６２Ｃを形成してもよい。すなわち、第１の領域６７に塗布された薄膜材料のうち、境界線６３側の縁から第１の領域６７内に侵入する一部分のみの表層部を硬化させてもよい。被膜６２Ｃを形成する領域を境界線６３の近傍のみに限定しても、薄膜材料の、第２の領域６８への侵入の深さを浅くすることができる。

［実施例２］
図１２Ａ〜図１４Ｃを参照して、実施例２による基板製造方法について説明する。以下、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。

図１２Ａに、２回目の走査の前後における基板５０及びノズルユニット２３の平面図を
示す。図１２Ｂ及び図１２Ｃに、それぞれ図１２Ａの一点鎖線１２Ｂ−１２Ｂ、１２Ｃ−１２Ｃにおける断面図を示す。１回目の走査で、エッジパターン６０が形成されている。２回目の走査で、エッジパターン６１が形成されるとともに、境界線６３に沿って境界パターン７５が形成される。

境界パターン７５は、エッジパターン６０、６１と同様に、ノズルユニット２３から吐出された薄膜材料で形成される。境界パターン７５は、エッジパターン６０、６１よりも低い。一例として、エッジパターン６０、６１の幅がピクセルピッチの３〜５倍であるとき、境界パターン７５の幅をピクセルピッチの２倍とする。このように、境界パターン７５を細くすると、高さ方向に積み重なる薄膜材料の粒が少なくなる。これにより、境界パターン７５がエッジパターン６０、６１より低くなる。さらに、長さ方向に関しても、薄膜材料を着弾させるピクセルの個数を少なくすることにより、境界パターン７５を低くすることができる。

図１３Ａに、３回目の走査の前後における基板５０及びノズルユニット２３の平面図を示す。図１３Ｂ及び図１３Ｃに、それぞれ図１３Ａの一点鎖線１３Ｂ−１３Ｂ、１３Ｃ−１３Ｃにおける断面図を示す。３回目の走査では、第１の領域６７に薄膜材料を塗布することにより、面状パターン６２を形成する。３回目の走査時に、すべての硬化用光源２５が消灯されている。面状パターン６２の上面が、エッジパターン６１の上面とほぼ同一の高さになるように、薄膜材料の塗布量が調整される。

面状パターン６２の上面は、境界パターン７５の上面より高くなるが、薄膜材料の粘性により、薄膜材料が境界パターン７５を越えて第２の領域６８まで流動することはない。実施例２では、境界パターン７５が、薄膜材料の流動を抑止する流動抑止構造としての役割を持つ。

図１４Ａに、４回目の走査の前後における基板５０及びノズルユニット２３の平面図を示す。図１４Ｂ及び図１４Ｃに、それぞれ図１４Ａの一点鎖線１４Ｂ−１４Ｂ、１４Ｃ−１４Ｃにおける断面図を示す。４回目の走査では、第２の領域６８に薄膜材料を塗布することにより、面状パターン６４を形成する。４回目の走査時にも、３回目の走査時と同様に、すべての硬化用光源２５が消灯されている。面状パターン６４の上面が、エッジパターン６０の上面とほぼ同一の高さになるように、薄膜材料の塗布量が調整される。

境界線６３の近傍において、第１の領域６７に塗布されていた薄膜材料と、第２の領域６８に塗布された薄膜材料とが、境界パターン７５を乗り越えて相互に流動する。このため、境界パターン７５が、面状パターン６２、６４によって覆われる。これにより、境界線６３の近傍において、面状パターン６２、６４の上面がほぼ平坦になる。

面状パターン６４を形成した後、実施例１の図８Ａ〜図９Ｃに示した手順と同様の手順により、面状パターン６２、６４を仮硬化させる。実施例２においても、実施例１と同様に、境界線６３に沿う筋状の痕跡の発生を抑制することができる。

［実施例３］
図１５Ａ〜図１９Ｂを参照して、実施例３による基板製造方法について説明する。以下、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１では、図５Ａに示したように、薄膜を形成すべき領域の外周線の全域、及び開口部の全ての縁に、エッジパターン６０、６１を形成した後、内部に薄膜材料を塗布した。実施例３では、以下に説明するように、エッジパターンの一部を形成した時点で、内部への薄膜材料の塗布を開始する。

図１５Ａに、２回目の走査の前後における基板５０及びノズルユニット２３の平面図を示す。図１５Ｂに、図１５Ａの一点鎖線１５Ｂ−１５Ｂにおける断面図を示す。１回目の走査で、第１の領域６７の外周線及び開口部の縁に、エッジパターン６１を形成する。２回目の走査では、第１の領域６７に薄膜材料を塗布することにより、面状パターン６２を形成する。実施例１の図６Ａ〜図６Ｃに示した工程と同様に、走査中に、面状パターン６２の表面の極薄い層を硬化させることにより、被膜６２Ｃを形成する。

図１６に、３回目の走査の前後における基板５０及びノズルユニット２３の平面図を示す。３回目の走査では、第２の領域６８の外周線及び開口部の縁に、エッジパターン６０を形成する。エッジパターン６０は、実施例１の図４Ａ〜図４Ｂに示したエッジパターン６０の形成方法と同一の方法で形成される。

図１７Ａに、４回目の走査の前後における基板５０及びノズルユニット２３の平面図を示す。図１７Ｂに、図１７Ａの一点鎖線１７Ｂ−１７Ｂにおける断面図を示す。４回目の走査では、第２の領域６８に薄膜材料を塗布することにより、面状パターン６４を形成する。４回目の走査では、すべての硬化用光源２５を消灯させておく。実施例１の図７Ａ〜図７Ｃに示した工程と同様に、境界線６３上の被膜６２Ｃが破壊され、第１の領域６７内の薄膜材料と、第２の領域６８内の薄膜材料とが、相互に流動する。

図１８Ａに、５回目の走査の前後における基板５０及びノズルユニット２３の平面図を示す。図１８Ｂに、図１８Ａの一点鎖線１８Ｂ−１８Ｂにおける断面図を示す。５回目の走査では、第２の領域６８内の面状パターン６４の表層部６４Ｓを硬化させる。表層部６４Ｓの硬化は、実施例１の図８Ａ〜図８Ｃに示した面状パターン６４の表層部６４Ｓの硬化処理と同様の方法で行われる。

図１９Ａに、６回目の走査の前後における基板５０及びノズルユニット２３の平面図を示す。図１９Ｂに、図１９Ａの一点鎖線１９Ｂ−１９Ｂにおける断面図を示す。６回目の走査では、第１の領域６７内の面状パターン６２の表層部６２Ｓを硬化させる。表層部６２Ｓの硬化は、実施例１の図９Ａ〜図９Ｃに示した面状パターン６２の表層部６２Ｓの硬化処理と同様の方法で行われる。

実施例３においても、実施例１の場合と同様に、面状パターン６２が被膜６２Ｃ（図１７Ｂ）で覆われる。このため、実施例１の場合と同様に、境界線６３に沿う筋状の痕跡の発生を抑制することができる。

［実施例４］
図２０Ａ〜図２３Ｂを参照して、実施例４による基板製造方法について説明する。以下、実施例２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。

図２０Ａに、１回目の走査の前後における基板５０及びノズルユニット２３の平面図を示す。図２０Ｂに、図２０Ａの一点鎖線２０Ｂ−２０Ｂにおける断面図を示す。１回目の走査では、第１の領域６７の外周線及び開口部の縁に、エッジパターン６１を形成するとともに、境界パターン７５を形成する。エッジパターン６１及び境界パターン７５は、実施例２の図１２Ａ〜図１２Ｃに示したエッジパターン６１及び境界パターン７５の形成方法と同一の方法により形成される。

図２１Ａに、２回目の走査の前後における基板５０及びノズルユニット２３の平面図を示す。図２１Ｂに、図２１Ａの一点鎖線２１Ｂ−２１Ｂにおける断面図を示す。２回目の走査では、第１の領域６７に薄膜材料を塗布することにより、面状パターン６２を形成する。面状パターン６２は、実施例２の図１３Ａ〜図１３Ｃに示した面状パターン６２の形
成方法と同一の方法で形成される。

図２２Ａに、３回目の走査の前後における基板５０及びノズルユニット２３の平面図を示す。図２２Ｂに、図２２Ａの一点鎖線２２Ｂ−２２Ｂにおける断面図を示す。３回目の走査では、第２の領域６８の外周線及び開口部の縁にエッジパターン６０を形成する。エッジパターン６０は、実施例１の図４Ａ〜図４Ｂに示したエッジパターン６０の形成方法と同一の方法で形成される。

図２３Ａに、４回目の走査の前後における基板５０及びノズルユニット２３の平面図を示す。図２３Ｂに、図２３Ａの一点鎖線２３Ｂ−２３Ｂにおける断面図を示す。４回目の走査では、第２の領域６８に薄膜材料を塗布することにより面状パターン６４を形成する。面状パターン６４は、実施例２の図１４Ａ〜図１４Ｃに示した面状パターン６４の形成方法と同一の方法で形成される。

実施例４においても、図２１Ｂに示したように、第１の領域６７に塗布された液状の薄膜材料が、境界パターン（流動抑止構造）７５によって堰き止められている。さらに、図２３Ｂに示したように、境界パターン７５は、面状パターン６２、６４によって埋め込まれる。このため、実施例２の場合と同様に、境界線６３に沿う筋状の痕跡の発生を抑制することができる。

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。

２０ 定盤
２１ 移動機構
２２ ステージ
２３ ノズルユニット
２４ ノズルヘッド
２４ａ ノズル孔
２４ｂ ノズル列
２６ ノズルホルダ
２５ 硬化用光源
４０ 制御装置
４１ 入力装置
４２ 出力装置
５０ 基板
５５ 薄膜パターン
５６ 単位走査領域
６０ エッジパターン
６０ａ 薄膜材料の粒
６１ エッジパターン
６２ 面状パターン
６２Ｃ 被膜
６２Ｓ 表層部
６３ 境界線
６４ 面状パターン
６４Ｃ 被膜
６４Ｓ 表層部
６７ 第１の領域
６８ 第２の領域
６９ 凹部
７０ 凸部
７５ 境界パターン

Claims (10)

1. （ａ）基板の表面の第１の領域に、光硬化性の液状の薄膜材料を塗布するとともに、前記第１の領域に塗布された前記薄膜材料が、境界線を介して隣接する第２の領域へ流動することを、流動抑止構造によって抑止する工程と、
   （ｂ）前記第１の領域内の前記薄膜材料の、前記第２の領域への流動が、前記流動抑止構造によって抑止された状態で、前記第２の領域に液状の前記薄膜材料を塗布する工程と、
   （ｃ）前記第１の領域及び前記第２の領域に塗布されている前記薄膜材料の、少なくとも表層部を、光照射によって硬化させる工程と
   を有する基板製造方法。
2. 前記工程（ａ）は、前記第１の領域に塗布された前記薄膜材料の表層部のみを、光照射によって硬化させて被膜を形成する工程を含み、前記被膜が前記流動抑止構造として作用する請求項１に記載の基板製造方法。
3. 前記薄膜材料を塗布すべき領域が、二次元に分布する複数のピクセルからなるラスタフォーマットの画像データで定義されており、
   前記工程（ａ）において、前記第１の領域内のピクセルに、前記薄膜材料の液滴を着弾させ、前記第１の領域内の複数のピクセルに着弾した前記薄膜材料が液体状態のままで相互に連続した後、光照射によって前記被膜を形成する請求項２に記載の基板製造方法。
4. 前記工程（ａ）において、前記第１の領域に塗布された前記薄膜材料のうち、前記境界線側の縁から前記第１の領域内に侵入する一部分のみの表層部を硬化させる請求項３に記載の基板製造方法。
5. 前記工程（ｂ）において、前記第２の領域内のうち前記境界線側の縁に着弾する前記薄膜材料の液滴が、前記工程（ａ）で形成された前記被膜に衝突することにより、前記被膜を破壊し、前記第１の領域に付着している前記薄膜材料と前記第２の領域に着弾した前記薄膜材料とを、相互に流動させる請求項３に記載の基板製造方法。
6. 前記工程（ａ）の前に、さらに、薄膜を形成する領域の縁に沿って、前記薄膜材料を塗布し、少なくともその表層部を硬化させることにより、エッジパターンを形成する工程を有し、
   前記工程（ａ）及び工程（ｂ）において、前記第１の領域及び前記第２の領域に付着した前記薄膜材料が、前記エッジパターンによって堰き止められる請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板製造方法。
7. 前記工程（ａ）の前に、さらに、薄膜を形成する領域の縁に沿って、前記薄膜材料を塗布し、少なくともその表層部を硬化させることにより、エッジパターンを形成する工程を有し、
   前記工程（ａ）は、
   前記境界線に沿って前記薄膜材料を塗布し、塗布された前記薄膜材料の少なくとも表層部を、光照射によって硬化させることにより、前記境界線に沿い、かつ前記エッジパターンよりも低い前記流動抑止構造を形成する工程と、
   前記流動抑止構造を形成した後、前記エッジパターンと前記流動抑止構造とで囲まれた前記第１の領域内に、前記薄膜材料を塗布する工程と
   を含む請求項１に記載の基板製造方法。
8. 前記流動抑止構造は、前記第１の領域内に塗布された前記薄膜材料及び前記第２の領域
   内に塗布された前記薄膜材料によって覆われる請求項７に記載の基板製造方法。
9. 基板を保持するステージと、
   前記ステージに保持された基板に対向し、前記基板の表面に向けて光硬化性の薄膜材料の液滴を吐出することにより前記基板の表面に前記薄膜材料を塗布する複数のノズル孔、及び前記基板に塗布された前記薄膜材料に硬化用の光を照射する硬化用光源が設けられているノズルユニットと、
   前記ノズルユニットと前記ステージとの一方を他方に対して、前記基板の表面に平行な方向に移動させる移動機構と、
   前記基板に形成すべき薄膜パターンの形状を定義する画像データを記憶しており、前記ノズルユニット及び前記移動機構を制御する制御装置と
   を有し、
   前記薄膜パターンを形成すべき領域が境界線で仕切られた第１の領域と第２の領域とを含み、
   前記制御装置は、前記移動機構及び前記ノズルユニットを制御することにより、
   前記第１の領域に、前記薄膜材料を塗布するとともに、前記第１の領域に塗布された前記薄膜材料が、前記第２の領域へ流動することを抑止する流動抑止構造を形成し、
   前記第１の領域内の前記薄膜材料の、前記第２の領域への流動が、前記流動抑止構造によって抑止された状態で、前記第２の領域に前記薄膜材料を塗布する薄膜形成装置。
10. 前記制御装置は、前記第１の領域に前記薄膜材料を塗布する前に、さらに、前記移動機構及び前記ノズルユニットを制御することにより、前記薄膜パターンを形成すべき領域の縁に、前記薄膜材料を塗布し、塗布された前記薄膜材料の少なくとも表層部を硬化させてエッジパターンを形成する請求項９に記載の薄膜形成装置。

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