JP2014172034A - 機能膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機能膜の形成において、所望の形状（パターン）に応じた膜厚の均一性を得ることが可能な、機能膜形成装置を提供する。
【解決手段】機能膜の所望の形状に応じた濡れ性条件を設定する濡れ性条件設定手段１０を備えており、この濡れ性条件設定手段１０は、データ読み込み部１１と、データ変換部１３と、濡れ性条件生成部１５と、濡れ性条件選択部１７と、膜の様態推定部１９と、平坦度評価部２１と、平坦度判定部２３と、濡れ性条件出力部２５とを備えている。これらを備えた濡れ性条件設定手段１０によって設定された、特定の濡れ性条件に従って、機能膜の形成を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、機能膜形成装置に関する。

基板上に機能膜（以下、単に膜ともいう）を形成する技術に関し、様々なものが提供されている。特に種々のインクジェット方式による印刷技術（ピエゾ方式、静電方式、バブルジェット（登録商標）方式）は、パターン構成物質である導電性微粒子を含む流動体（液体）を用いて、電極、絶縁体、半導体などをパターン形成対象物である基板などの基材に直接描画することができるため、マスクが不要であり、フォトリソグラフィー法と比べて材料の無駄が極端に少なく、安価なデバイス製造方法として注目が集まっている。

インクジェット方式により機能膜の形成をする場合、基板に着弾した液滴の膜厚が不均一になる不具合（いわゆる、コーヒーステイン現象）に対処するために、液滴と基板との接触角を調整する技術が考えられ、既に知られている（特許文献１）。

従来の機能膜を形成する技術において、既に述べたように、膜厚の均一性を確保するために様々な対処法が講じられてきた。しかし、実際には、形成する機能膜の形状（パターン）によっては、全ての箇所で上記対処法による膜厚の均一性を得ることは難しい。

例えば、特許文献１の技術を用いて機能膜の形成をする場合、膜厚の均一性を確保するために、上述の接触角を調整するほか、液滴中に存在する溶媒を蒸発させる条件を設定したり、親液または撥液処理を施したり、基板をテーパー加工したりして効果を上げることを試みている。

しかしながら、形成したい膜形状を考慮した上で、膜厚の均一性を得る方法については、述べられていなかった。したがって、様々な形状の機能膜において、上記均一性を得るための技術の最大限の効果を得ることは難しいという課題があった。

本発明は以上を鑑みてなされたものであり、機能膜の形成において、所望の形状（パターン）に応じた膜厚の均一性を得ることが可能な機能膜形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明の機能膜形成装置は、機能膜の所望の形状に応じた濡れ性条件を設定する濡れ性条件設定手段を備え、前記濡れ性条件設定手段によって設定された前記濡れ性条件に従って、液滴を基板上に吐出して所望の形状の機能膜を形成する機能膜形成装置であって、前記濡れ性条件設定手段は、前記液滴を吐出する位置及び量を設定した吐出条件データと、前記機能膜の所望の形状のデータと、前記機能膜の膜厚の不均一さを示す値の許容範囲の境目の値である閾値のデータと、を少なくとも読み込むデータ読み込み部と、前記データ読み込み部により読み込まれたデータを変換し、該変換されたデータを出力するデータ変換部と、前記変換されたデータをもとに、前記機能膜の形成における濡れ性条件の候補を少なくとも1つ生成する濡れ性条件生成部と、前記濡れ性条件の候補の中から特定の濡れ性条件を選択する濡れ性条件選択部と、前記変換されたデータの中の前記吐出条件データ及び前記所望の形状のデータと、前記特定の濡れ性条件とをもとに、前記基板上に形成される前記機能膜の様態を推定する膜の様態推定部と、前記推定された膜の様態をもとに、当該推定された膜における膜の均一性を評価する平坦度評価部と、前記推定された膜における膜厚の均一性を評価した結果をもとに、前記推定された膜における平坦度を判定する平坦度判定部と、前記平坦度の値が前記閾値よりも小さい値である場合、推定された膜の均一性は良好であると判定され、前記特定の濡れ性条件のデータを出力する濡れ性条件出力部と、を備えるものである。

本発明によれば、機能膜の様々な形状（パターン）に応じた膜厚の均一性を得ることが可能である。

第一の実施の形態の機能膜形成装置の動作に係る機能ブロック図を兼ねたフロー図である。 描画レイアウト（所望の形状のデータ）の一例である。 基板上の任意の位置である座標０(ｘｄ，ｙｄ)上に、機能性インクを特定の量だけ吐出する条件を示した図である。 閾値のデータｄ３における、閾値の概念の説明図である。 濡れ性レイアウトの一例を示す図である。 ３通りの濡れ性レイアウト（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）を示す図である。 濡れ性条件である接触角を３種類用意した時の濡れ性条件リストの具体例である。 平坦度評価部における膜の均一性の評価の具体例についての説明図である。 平坦度評価部における膜の均一性の評価の具体例についての説明図である。 濡れ性レイアウトの変形例Ｒ４を示す概略的な平面図である。 第二の実施の形態の機能膜形成装置の動作に係る機能ブロック図を兼ねたフロー図である。 算出された濡れ性条件と平坦度のデータ(Ｄ４)である。 出力される特定の濡れ性条件と平坦度のデータ(Ｄ３’)である。 第三の実施の形態の機能膜形成装置の動作に係る機能ブロック図を兼ねたフロー図である。 変換したデータ（Ｄ２）の例である。 過去のデータ（Ｄ５）の具体的な例である。 図１４において、濡れ性条件生成部１５（Ｓ１０３）で生成された濡れ性条件リストの具体的な例である。 図１４において、濡れ性条件選択部１７（Ｓ１０４）にて行う処理について説明した図である。 図１４において、平坦度評価部２１（Ｓ１０６）にて算出された濡れ性条件と平坦度のデータ（Ｄ４’）の具体例である。 図１４において、算出された濡れ性条件と平坦度のデータ（Ｄ４’）が追加され、過去のデータ（Ｄ５）が更新された具体例である。

以下、この発明を実施するための好適な形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

（機能膜形成装置の構成）
図１は、第一の実施の形態の機能膜形成装置の動作に係る機能ブロック図を兼ねたフロー図である。本実施形態の機能膜形成装置は、液滴を基板上に吐出して所望の形状の機能膜を形成する機能膜形成装置（１）であって、機能膜の所望の形状に応じた濡れ性条件を設定する濡れ性条件設定手段（１０）を備えており、この濡れ性条件設定手段（１０）は、以下に示す１−８を備えている。
１）液滴を吐出する位置及び量を設定した吐出条件データ（ｄ１）と、機能膜の所望の形状のデータ（描画レイアウト、ｄ２）と、機能膜の膜厚の不均一さを示す値の許容範囲の境目の値である閾値のデータ（ｄ３）と、を少なくとも読み込むデータ読み込み部（１１）。
２）データ読み込み部（１１）により読み込まれたデータ（Ｄ１）を処理できる形に変換し、この変換されたデータ（Ｄ２）を出力するデータ変換部（１３）。
３）変換されたデータ（Ｄ２）をもとに、機能膜の形成における濡れ性条件の候補を1つ又は2つ以上生成する、濡れ性条件生成部（１５）。
４）濡れ性条件の候補の中から特定の濡れ性条件を選択する濡れ性条件選択部（１７）。
５）変換されたデータ（Ｄ２）の中の吐出条件データ（ｄ１）及び所望の形状のデータ（ｄ２）と、上述の特定の濡れ性条件とをもとに、基板上に形成される機能膜の様態を推定する膜の様態推定部（１９）。
６）推定された膜の様態をもとに、この推定された膜における膜の均一性を評価する平坦度評価部（２１）。
７）推定された膜における膜厚の均一性を評価した結果をもとに、推定された膜における平坦度を判定する平坦度判定部（２３）。
８）上述の平坦度の値が閾値よりも小さい値である場合、推定された膜の均一性は良好であると判定され、上述の特定の濡れ性条件のデータ（Ｄ３）を出力する濡れ性条件出力部（データ出力部、２５）。

次に、同じく図１を用いて、機能膜形成装置１の動作の流れについて説明をする。まず、上述の入力データＤ１を、データ読み込み部１１によって読み込む（Ｓ１０１）。入力データＤ１は、吐出条件データｄ１、描画レイアウト（所望の形状のデータ）ｄ２、閾値のデータｄ３等からなるものとする。

また、吐出条件データｄ１における吐出条件とは、形成する機能膜の材料である液滴を吐出する条件である。また、描画レイアウトｄ２における描画レイアウトとは、機能膜の所望の形状（パターン）のことである。さらに、閾値のデータｄ３における閾値は、後述するが、膜厚の不均一さを示す値のなかで許容範囲とされる境目の値のことであり、ここでは上限の値としている。閾値においては、好適であると思われる値を設定し得るものとする。入力データＤ１のそれぞれの内容について、図２〜図４を用いて説明をする。

最初に、描画レイアウト（所望の形状のデータ）ｄ２について説明をする。図２は描画レイアウト３０の一例であり、サイズＸｏ×Ｘｏの基板３１上に、サイズＸｎ×Ｘｎのパターン３３を形成する場合の描画レイアウト図を示している。ここでは、パターン３３を描画したい領域、すなわち所望の形状をｐ−ｗａｌｌとし、それ以外の領域をｏ−ｗａｌｌとする。

また、図３は、所望の形状を上述の描画レイアウト３０としたとき、基板３１上の任意の位置である座標０(ｘｄ，ｙｄ)上に、機能性インクを特定の量だけ吐出する条件を示した図である。図３（ａ）は上述の図２の描画レイアウト３０に倣った平面図であり、図３（ｂ）は吐出条件データｄ１の例を示す図である。複数滴吐出する場合も同様に定義し、リスト化する。

次に、図４を用いて上述の閾値のデータｄ３における、閾値の概念について説明をする。図４は、上述の描画レイアウト３０に沿って基板３１上に吐出された機能膜（ウエット膜）Ｍの断面図であるものとする。このとき、形成された機能膜Ｍの膜厚の最大値をｍａｘ（Ｈ）、最小値をｍｉｎ（Ｈ）とし（ただし、ｍｉｎ（Ｈ）は０より大きい値）、膜厚の最大値ｍａｘ（Ｈ）と最小値ｍｉｎ（Ｈ）との比で表される式（下記の式（１））により算出された値を、吐出された膜の平坦度とする。

上述の平坦度は、値が大きいほど膜厚の不均一さが増し、小さいほど減少するパラメータであり、ここでいう閾値は、許容できる平坦度の最大値のことである。

次に、データ変換部１３により、データ読み込み部１１で読み込まれたデータＤ１（ｄ１、ｄ２、ｄ３）を、例えばフォーマット等の、任意の装置で処理できる形へ変換し、この変換されたデータＤ２（ｄ１、ｄ２、ｄ３）を濡れ性条件生成部１５へ出力する（Ｓ１０２）。次に、この変換されたデータＤ２が濡れ性条件生成部１５に入力されると、この変換されたデータＤ２（ｄ１、ｄ２、ｄ３）をもとに、機能膜の形成における濡れ性条件の候補が生成される（Ｓ１０３）。実際には、濡れ性条件の候補を複数集めてリスト化した、濡れ性条件リストを生成する。

図５は、上述の変換されたデータＤ２のうち、描画レイアウトｄ２（描画レイアウト３０、図２）及び吐出条件データｄ１（図３）をもとに、濡れ性条件生成部１５において生成された濡れ性条件の候補のリストに係る説明図であり、描画レイアウト３０に濡れ性条件の候補のレイアウトを設定した例を示す図（以下、濡れ性レイアウトともいう。）である。また、これを濡れ性レイアウトの基本図４０とする。

ここでは、描画レイアウトｄ２をもとに、基板３１の、描画レイアウトｄ２が示す機能膜の形成予定領域（所望の形状、ｐ−ｗａｌｌ）を除く領域であるｏ−ｗａｌｌ（領域１）と、上述の機能膜の形成予定領域ｐ−ｗａｌｌのうち、液滴の吐出により形成されるウエット膜の形成予定領域である領域（ｐ_１−ｗａｌｌ）を除く領域であるｎ−ｗａｌｌ（領域２）と、上述のウエット膜の形成予定領域であるｐ_１−ｗａｌｌ（領域３）とのそれぞれの領域毎に応じた濡れ性条件を生成する。濡れ性レイアウトは、描画レイアウト３０と同様に、サイズＸｏ×Ｘｏの基板３１上に、サイズＸｎ×Ｘｎのパターン３３を形成するものとする。このとき、ウエット膜の形成予定領域であるｐ_１−ｗａｌｌ（領域３）の大きさを、Ｘｐ×Ｘｐとする。

図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図５の濡れ性レイアウトの基本図４０に沿った、３通りの濡れ性レイアウト（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）を示す図である。それぞれの濡れ性レイアウト（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）において、上述のｐ_１−ｗａｌｌ（領域３）の大きさは可変のパラメータであり、ｐ_１−ｗａｌｌ（領域３）の一辺の大きさは、それぞれＸｐ１（Ｒ１）、Ｘｐ２（Ｒ２）、Ｘｐ３（Ｒ３）である。このとき、
であるものとする。

次に、図７を用いて、上述の３つの領域（領域１−３）のそれぞれに応じた濡れ性条件リストを生成する例について説明をする。上述のｏ−ｗａｌｌ（領域１）、ｎ−ｗａｌｌ（領域２）、ｐ_１−ｗａｌｌ（領域３）において、基板上に液滴を吐出すると仮定したとき、各領域における基板に対する液滴の接触角をθo、θn、θpとした濡れ性条件を設定する。

なお、ここでは変化させることが可能な濡れ性に関するパラメータはθnのみとし、θoとθpは不変のパラメータであるとする。これを満たすためには、たとえば、基板３１の各領域（領域１、２、３）において、好適な表面処理を施すことが考えられる。上述の接触角θnを可変のものとすることにより、ｐ_１−ｗａｌｌ（領域３）の大きさを可変とすることができる。

上述したように、ｎ−ｗａｌｌ（領域２）における濡れ性条件をθｎ（ｎ＝１，２，３、…）としたとき、本実施形態では、θｎを、θｎ１とθｎ２とθｎ３の３種類設定した。図７（ａ）（ｂ）は、濡れ性条件である接触角θｎを、θｎ１とθｎ２とθｎ３の３種類用意した時の濡れ性条件リストの具体例である。これらの接触角θｎ１、θｎ２、θｎ３の値の関係は式（３）に示す。また、既に述べた接触角θoとθpの値の関係は式（４）に示す通りであるものとする。

濡れ性レイアウトがＲ１、Ｒ２、Ｒ３（図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ））に示すように３通り存在し、濡れ性条件が図７（ａ）の３通りであるとすると、図７（ｂ）に示すような９通りの濡れ性条件のリストが生成される。具体的には、領域ｐ_１−ｗａｌｌ（領域３）の一辺の大きさをｘｐ１、ｘｐ２、ｘｐ３としたとき、接触角θｎ１、θｎ２、θｎ３が設定される。

次に、濡れ性条件選択部１７において、濡れ性条件生成部１５で生成された複数の濡れ性条件の候補である濡れ性条件リストから、特定の濡れ性条件を選択する（Ｓ１０４）。ここでは、図７に示す９通りの濡れ性条件の候補から、一つの濡れ性条件の候補を選択する。選択する方法は、例えばランダムであるが、一例として、平坦度評価部２１において過去に評価された膜厚の均一性の評価結果をもとに、濡れ性条件の候補の中から、所望の形状の機能膜に適した濡れ性条件を優先して選択すると、濡れ性条件の候補を効率的に適用していくことができる。上述の、過去に評価された膜厚の均一性の評価結果は、たとえば、不図示の記憶手段等にデータ化されて収納されており、適宜使用できるものとする。

次に、膜の様態推定部１９において、変換されたデータＤ２の中の吐出条件データｄ１及び所望の形状のデータ（描画レイアウト）ｄ２と、上述の特定の濡れ性条件をもとに、基板上に形成される機能膜の様態を推定する（Ｓ１０５）。ここでは、上述のデータｄ１及びｄ２と特定の濡れ性条件とをもとに、インクジェット方式による機能膜の形成を行った場合の仕上がりの状態の推定を、好適な手段を用いて行う。例えば、流体シミュレーション（コンピュータシミュレーションによる流体解析）による算出で前述の推定を行うとすれば、精度よい算出を望むことができるため、好適である。

また、膜の様態推定部１９において、過去に行われた上述の推定の結果のデータから、所望の形状の機能膜に適していると推定されるデータを用いて、上述の推定、ここでは流体シミュレーションによる算出を行うと、膜の様態の算出に係る時間を少なくすることができる。上述の、過去に行われた推定結果のデータは、たとえば、不図示の記憶手段等にデータ化されて収納されており、適宜使用できるものとする。このようにして仕上がりの膜の様態を推定し、その結果得られた膜の様態のデータを、次の平坦度評価部２１へ出力する。

次に、平坦度評価部２１において、上述の推定された膜の様態のデータが入力され、これをもとに、推定された膜における膜の均一性を評価する（Ｓ１０６）。具体的には、上述の流体シミュレーションにより推定された、仕上がり状態の機能膜の平坦度を算出することにより、上述の評価を行う。平坦度の算出は、ここでは上述の式（１）を用いて行い、推定された膜の膜厚の最大値ｍａｘ（Ｈ）と最小値ｍｉｎ（Ｈ）との比で算出される値であるものとする。

次に、平坦度判定部２３により、推定された膜における膜厚の均一性を評価した結果をもとに、推定された膜における平坦度を判定する（Ｓ１０７）。具体的には、式（１）により算出された、推定された膜の平坦度と上述の閾値とを比較する。その結果、推定された膜における平坦度の値が、上述の閾値よりも小さい場合、判定結果はＹＥＳとなり、推定された膜の均一性は良好であると判定され、濡れ性条件出力部（データ出力部、２５）に、上述の特定の濡れ性条件のデータ（Ｄ３）を出力する。

一方、上述の平坦度が閾値よりも大きい場合、判定結果はＮＯとなり、濡れ性条件生成部１５によるＳ１０３または濡れ性条件選択部１７によるＳ１０４へ戻って一連の動作をやり直す。この動作は、平坦度の判定結果がＹＥＳとなるまで繰り返すものとする。ここで、Ｓ１０３又はＳ１０４のどちらに戻るかの基準は、濡れ性条件選択部１３ｂで選択しうる濡れ性条件の候補が存在するか否かによる。濡れ性条件選択部１７で選択しうる濡れ性条件の候補が存在する場合は、濡れ性条件選択部１７（Ｓ１０４）に戻り、処理動作をやり直す。上述の濡れ性条件の候補が存在しない場合は、濡れ性条件生成部１５（Ｓ１０３）に戻り、再び濡れ性条件の候補を生成するところから動作をやり直すものとする。

次に、図８、図９を用いて、平坦度評価部２１における膜の均一性の評価の具体例について説明する。図８は、図６の（ａ）〜（ｃ）に示す濡れ性レイアウト（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）のパラメータＸｐ（ｐ_１−ｗａｌｌ（領域３）の一辺の大きさ）３通り（図８（ａ））と、濡れ性条件の候補のパラメータθｎ３通り（図８（ｂ））を示す。ここで、上述の３通りの濡れ性レイアウトのパラメータである上述のＸｐ１、Ｘｐ２、Ｘｐ３は、ｐ−ｗａｌｌ（領域２）の一辺の大きさであるＸｎを基準とした値で表した。また、その際に図８の（ａ）（ｂ）に示す設定値をもとに生成した、９通りの濡れ性条件の候補からなるリストを、図８の（ｃ）に示す。

本実施形態では、図８の（ａ）（ｂ）に示す設定値、及び図８の（ｃ）に示す９通りの濡れ性条件の候補からなるリストをもとに、Ｘｐ＝Ｘｐ２、θn＝θn３であるとき、膜の様態推定部１９で推定（流体シミュレーションにより算出）された膜の膜厚の均一性（ここでは式（１）に示す平坦度）を算出した。このときの閾値は１．８とした。

図９（ａ）は算出された膜の断面図の切断箇所を説明するための概略的な上面図を図６の基本図に倣って示す図である。また、図９（ｂ）は、図９（ａ）を、Ｘ方向（Ｘ−Ｘ）において切断したときの断面図である。このときの平坦度を、式（１）を用いて求めたところ、その値は１．７５６１７１であり、閾値より小さい値を得ることができた。

次に、比較例として、本実施形態における濡れ性条件リストを生成しない条件下で上述の機能膜の様態の推定（流体シミュレーションによる算出）を同様に行い、同様に推定された膜の膜厚の均一性（上述の平坦度）を算出した。図９の（ｃ）は、推定された膜を図９（ｂ）に倣って示す断面図である。このときの平坦度は２．３４５１４５であり、閾値を超えた。したがって、本実施形態の機能膜形成装置１は、膜厚をより均一にするために寄与していると言える。

以上のことから明らかなように、第一の実施の形態の機能膜形成装置１は、機能膜の所望の形状に応じた濡れ性条件を設定する濡れ性条件設定手段１０を備えているため、機能膜の様々な形状（パターン）に応じた膜厚の均一性を得ることが可能である。

次に、第一の実施の形態の変形例について説明をする。図１０は、濡れ性レイアウトの変形例Ｒ４を示す概略的な平面図であり、所望の形状が複雑な曲線を含む図である例を示す。所望の形状を３００としたとき、濡れ性条件設定手段１０（図１）により、領域１（機能膜の形成予定領域を除く基板上の領域、３０１）、領域２（液滴の吐出により形成されるウエット膜の形成予定領域である領域を除く領域、３０２）、領域３（ウエット膜の形成予定領域、３０３）のそれぞれの領域（１−３）毎に応じた、特定の濡れ性条件を設定する。このとき、本実施形態の機能膜形成装置１の濡れ性条件設定手段１０を用いて上述の特定の濡れ性条件に従って機能膜の形成を行うことにより、実際に形成したい形状に対応した濡れ性条件を設定し、所望の形状に応じた膜の均一性を得ることができる。

なお、ウエット膜の形成予定領域３０３（領域３）は、所望の形状３００を縮小した形状で設定されている。実際に液滴を吐出することにより形成されるウエット膜は仕上がり時には広がるため、この広がった形状が所望の形状３００となるように、領域３の形状を設定する必要がある。

たとえば、所望の形状３００に対し、オフセット量３０４のオフセット処理を行うことにより、オフセット形状３０５の領域３を設定することができる。オフセット量３０４は、経験的に好適であると判断される量に設定する。また、オフセット量３０４の値を変えることで、図６（ａ）〜（ｃ）に示す濡れ性レイアウトＲ１−Ｒ３と同様に、領域３の寸法を変更することができる。

次に、第二の実施の形態の機能膜形成装置１ａにつき、図１１〜図１３を用いて説明をする。図１１は、第二の実施の形態の機能膜形成装置１ａの動作に係る機能ブロック図を兼ねたフロー図である。

第二の実施の形態の機能膜形成装置１ａは、閾値を満たす条件を既に見つけていてもよりよい条件を探索することができるという利点がある。または、閾値を満たす条件が見つけられない場合でもこれまで計算した条件の中から最も良かった条件を出力することも可能である。第一の実施の形態の機能膜形成装置１と第二の実施の形態の機能膜形成装置１ａとの違いは、データ出力判定部２４（Ｓ１０９）、算出された濡れ性条件、及び平坦度のデータ(Ｄ４)の有無である。

図１１に示す第二の実施の形態の機能膜形成装置１ａは、データ出力判定部２４（Ｓ１０９）と算出された濡れ性条件と平坦度のデータ(Ｄ４)があることにより、平坦度判定部２３の判定結果がＮＯの場合でもこれまで算出した値の中で最もよい値を出力することができる。また、平坦度判定部２３の判定結果がＹＥＳになった場合でもさらによい値を求めて条件を探索することができる。

次に、図１１について詳細に説明をする。ここでは、平坦度判定部２３にて出力される回数が、予め定められた回数未満の場合には引き続き条件を探索し、予め定められた回数以上の場合にはデータを出力する場合のフローを示したものである。なお、説明は図１に示す第一の実施の形態の機能膜形成装置１の動作と異なる箇所だけについて行うものとし、その他の動作については詳細な説明を省略する。

平坦度判定部２３（Ｓ１０７)の出力がＹＥＳであり、かつ平坦度判定部２３の出力回数の合計が、予め定めたフローを繰り返す回数の上限値未満である場合は、データ出力判定部２４（Ｓ１０９）の出力はＮＯとなり、濡れ性条件生成部１５（Ｓ１０３）または濡れ性条件選択部１７（Ｓ１０４）にて再度条件を選択し、その後平坦度を算出する。

一方、平坦度判定部２３（Ｓ１０７）の出力がＹＥＳであり、平坦度判定部２３の出力回数の合計が、予め定めたフローを繰り返す回数の上限値以上の場合は、データ出力判定部２４（Ｓ１０９）の出力はＹＥＳとなり、データ出力部２５（Ｓ１０８）にてこれまで計算した条件の中で、平坦度の値が最も良かった濡れ性の条件を出力する。

また、平坦度判定部２３（Ｓ１０７)の出力がＮＯであり、平坦度判定部２３の出力回数の合計が、予め定めたフローを繰り返す回数の上限値未満の場合は、データ出力判定部２４（Ｓ１０９）の出力はＮＯとなり、濡れ性条件生成部１５（Ｓ１０３）または濡れ性条件選択部１７（Ｓ１０４）にて再度条件を選択し、その後平坦度を算出する。

また、平坦度判定部２３（Ｓ１０７）の出力がＮＯであり、平坦度判定部２３の出力回数の合計が、予め定めたフローを繰り返す回数の上限値以上の場合は、データ出力判定部２４（Ｓ１０９）の出力はＹＥＳとなり、データ出力部２５（Ｓ１０８）にてこれまで計算した条件の中で、平坦度の値が最も良かった濡れ性の条件を出力する。

図１２に、算出された濡れ性条件と平坦度のデータ(Ｄ４)を示す。図１２は、平坦度評価部２１（Ｓ１０６）にて算出された平坦度のデータと、そのときの濡れ性条件のデータをリスト化したものである。算出された濡れ性条件と平坦度のデータ(Ｄ４)は、平坦度が算出される度に追加される。予め定められた回数が３回の場合は、図１２（ａ）のように３つのデータが保存され、予め定められた回数が５回の場合は、図１２（ｂ）のように５つのデータが保存される。算出された濡れ性条件と平坦度のデータ(Ｄ４)は、データ出力部２５（Ｓ１０８）の入力として利用される。

図１３に、出力される特定の濡れ性条件と平坦度のデータ(Ｄ３’)を示す。図１３（ａ）は、予め定められた回数が３回の場合に出力される特定の濡れ性条件と平坦度のデータ(Ｄ３’)の具体例である。また、図１３（ｂ）は、予め定められた回数が５回の場合に出力される特定の濡れ性条件と平坦度のデータ(Ｄ３’)の具体例である。

今、便宜的に閾値（ｄ３）が１．８であるものとする。予め定められた回数が３回の場合、Ｄ４は図１２（ａ）であった。この場合、データ出力判定部２４（Ｓ１０９）の出力はＹＥＳとなる。図１２（ａ）の平坦度はいずれも閾値を満たしていないが、この中で最良の平坦度のデータを、データ出力部２５（Ｓ１０８）で
出力することになる。よって、出力されるデータ濡れ性条件と平坦度のデータ(Ｄ３’)は図１３（ａ）のようになる。

また、予め定められた回数が５回の場合の場合を考える。図１２（ｂ）では、４回目の出力にて平坦度が１．７９となっているため、すでに閾値（ｄ３）の１．８を満たす条件がみつかっているが、定められた回数以下のため、データ出力判定部２４（Ｓ１０９）の出力はＮＯとなり、５回目の条件を選択し平坦度を計算することになる。５回目の計算が終了した時点で、最良の平坦度のデータをデータ出力部２５（Ｓ１０８）で
出力することになる。よって、出力されるデータ濡れ性条件と平坦度のデータ(Ｄ３’)は図１３（ｂ）のようになる。

次に、第三の実施の形態の機能膜形成装置につき、図１４〜図２０を用いて説明をする。図１４は、第三の実施の形態の機能膜形成装置１ｂの動作に係る機能ブロック図を兼ねたフロー図である。第三の実施の形態の機能膜形成装置１ｂは、過去に算出されたデータを用いることにより効率的に条件を探索することができる。第一の実施の形態の機能膜形成装置１との違いは、過去のデータ(Ｄ５)の有無である。

上述したように、第三の実施の形態の機能膜形成装置１ｂにおいては、過去のデータ（Ｄ５）を用いるため、濡れ性条件生成部１５（Ｓ１０３）にて生成される濡れ性条件リストと算出された濡れ性条件と平坦度のデータ（Ｄ４’）の構成要素も若干異なる。第三の実施の形態の機能膜形成装置１ｂにおいては、過去のデータ（Ｄ５）を用いて無駄な計算を省くこと、よりよい平坦度が算出できそうな条件を優先して選択することで、効率的な条件の探索を行うことが可能となる。

次に、図１４の詳細な説明をする。ここでは、濡れ性条件生成部１５（Ｓ１０３）で生成した濡れ性条件リストと過去のデータ（Ｄ５）に重複する条件がある場合に、重複する条件については計算を行わないという動作、また、濡れ性条件選択部１７（Ｓ１０４）で選択される条件は、過去のデータ（Ｄ５）から最もよい平坦度を算出できると推定された条件を選択する、という動作のフローについて具体的に説明する。説明は第一の実施の形態の機能膜形成装置１及び第二の実施の形態の機能膜形成装置１ａの動作と異なる箇所だけについて行うものとし、その他の動作については詳細な説明を省略する。

今、濡れ性条件生成部１５（Ｓ１０３）に入力される変換したデータ（Ｄ２）は、図１５に示すものであるとする。また、濡れ性条件生成部１５（Ｓ１０３）で出力される濡れ性条件リストは図１７に示すものであるとする。濡れ性条件選択部１７（Ｓ１０４）の入力は、図１７の濡れ性条件リスト、及び図１６の過去のデータ（Ｄ５）に基づいて行う。

濡れ性条件選択部１７（Ｓ１０４）で行う処理は、図１７の濡れ性条件リストと図１６の過去のデータ（Ｄ５）とを比較して、選択すべき条件を１つ決定することである。この決定方法は、図１７の濡れ性条件リストと図１６の過去のデータ（Ｄ５）に重複する条件があった場合は、その条件を選択しない事と、過去のデータ（Ｄ５）から最も平坦度の値がよくなる条件をできるだけ選ぶ事とが重要である。

上述の方法を用いて各条件を評価したときのイメージ図として表したものが図１８（ａ）である。ここで、○は選択すべき条件、△は選択してもかまわない条件、×は選択すべきではない条件を示している。また、この評価から１つの条件を選択した結果が図１８（ｂ）である。その後、平坦度評価部２１（Ｓ１０６）にて平坦度を算出し、そのときの濡れ性の条件と平坦度のデータ（Ｄ４）をリスト化する。この濡れ性の条件と平坦度のデータ（Ｄ４）を過去のデータ（Ｄ５）に更新する。この更新したときの過去のデータ（Ｄ５）の具体例を示した図が、後述する図２０である。このように、濡れ性条件選択部１７（Ｓ１０４）にて選択する条件は、過去のデータ（Ｄ５）の値を用いることで、平坦度がよりよい値になる条件を選択することができるようになる。

次に、図１５〜図２０のそれぞれについて、詳細に説明をする。図１５は、変換したデータ（Ｄ２）の例を示した図である。図１５に記載の吐出条件（ｄ１）と描画レイアウト（ｄ２）は、図２ならびに図３と全く同一のものであるとする。ここで、図１５の吐出条件（ｄ１）をｄ１−ａ、描画レイアウト（ｄ２）をｄ２−ａと表現する。

図１６は、過去のデータ（Ｄ５）の具体的な例を示した図であり、過去に算出された平坦度と、その時の条件を記録したデータリストである。過去のデータ（Ｄ５）の構成要素は、吐出条件（ｄ１）と描画レイアウト（ｄ２）と領域と接触角と平坦度である。吐出条件（ｄ１）と描画レイアウト（ｄ２）は、変換したデータ（Ｄ２）から特定されるデータである。

上述の領域と接触角は、濡れ性条件選択部１７（Ｓ１０４）で選択された条件から特定されるデータである。平坦度は、平坦度評価部２１（Ｓ１０６）で算出された値から特定されるデータである。

図１７は、図１４のフローにおいて、濡れ性条件生成部１５（Ｓ１０３）で生成された濡れ性条件リストの具体的な例を示した図である。図７（ｂ）の濡れ性条件リストの具体例との違いは、吐出条件（ｄ１）と描画レイアウト（ｄ２）と平坦度の列が増えている点である。濡れ性条件リストは、図１４のフローにおいて、過去のデータ（Ｄ５）を参照したり比較したりする必要がある。よって、濡れ性条件リストは、過去のデータ（Ｄ５）の項目とそろえておく必要がある。そのため、図７（ｂ）の濡れ性条件リストの具体例とは異なり、吐出条件（ｄ１）と描画レイアウト（ｄ２）と平坦度の項目が追加されている。

図１８は、図１４のフローにおいて、濡れ性条件選択部１７（Ｓ１０４）にて行う処理について説明した図であり、図１８（ａ）は、図１４のフローにおいて、選択すべき条件を濡れ性条件リストの中から選んでいる時のイメージを示した図である。また、図１８（ｂ）は、図１４のフローにおいて、選択すべき条件を１つ決めたときの具体例を示した図である。

濡れ性条件選択部１７（Ｓ１０４）は、濡れ性条件リストの中から１つの条件を選択する部である。ここでは、過去のデータ（Ｄ５）を用いて選択すべき条件を１つに絞り込むフローについて説明する。

まず、濡れ性条件リストの条件を３段階で評価する。選択すべき条件には○、どちらでもよい条件には△、選択すべきではない条件には×をつける。この評価には過去のデータ（Ｄ５）を用いて行う。今、図１７の濡れ性条件リストのＮＯ２と５と８は、図１６の過去のデータ（Ｄ５）で平坦度を算出済みであるため、選択すべきではない条件と判断される。よって、図１８（ａ）ではＮＯ２と５と８には平坦度の欄に×が記載されている。

続いて、図１６の過去のデータ（Ｄ５）を見ると、接触角の値が同じ場合、領Ｘｐ２の時に最も平坦度の値が良くなっていることが確認できる。よって、領域Ｘｐ２の条件を選択すべきであると判断し、図１８（ａ）ではＮＯ４と６の平坦度の欄に○が記載されている。

図１８（ａ）の残りの条件であるＮＯ１と３と７と９は、過去に平坦度を算出したことがないため、選択してもよいが、領域が最も望ましいと推定されたＸｐ２以外の場合であるため、どちらでもよい条件と判断し、平坦度の欄に△が記載されている。よって、ここではＮＯ４かＮＯ６の条件を選択すべきと判断される。図１８（ｂ）では、濡れ性条件選択部１７（Ｓ１０４）にて特定の条件を選択した例として、ＮＯ４を選択したときの例を示した図である。

図１９は、図１４のフローにおいて、平坦度評価部２１（Ｓ１０６）にて算出された濡れ性条件と平坦度のデータ（Ｄ４’）を具体的に記した図である。図１２の算出された濡れ性条件と平坦度のデータ（Ｄ４）の具体例との違いは、吐出条件（ｄ１）と描画レイアウト（ｄ２）の列が増えている点である。

図１４のフローにおいて、平坦度評価部２１（Ｓ１０６）にて算出された濡れ性条件と平坦度のデータ（Ｄ４’）は、過去のデータ（Ｄ５）へ追加される。
この時、算出された濡れ性条件と平坦度のデータ（Ｄ４’）は、過去のデータ（Ｄ５）と書式をそろえるために、図１２とは異なるが、吐出条件（ｄ１）と描画レイアウト（ｄ２）の列を増やした。

図２０は、図１４のフローにおいて、算出された濡れ性条件と平坦度のデータ（Ｄ４’）が追加され、過去のデータ（Ｄ５）が更新された様子の具体例を示した図である。
算出された濡れ性条件と平坦度のデータ（Ｄ４’）が更新された図２０と、更新される前の図C3を比較すると、確かに図２０のＮＯ４に、平坦度評価部２１（Ｓ１０６）にて算出された濡れ性条件と平坦度のデータ（Ｄ４’）が追加されている様子が確認できる。図１４のフローでは、この更新されたデータを用いて濡れ性条件リストの生成や、濡れ性条件の選択を行うこととなる。

以上のことから明らかなように、第一の実施の形態の機能膜形成装置１と同様に、第二の実施の形態の機能膜形成装置１ａ及び第三の機能膜形成装置１ｂにおいても、機能膜の様々な形状（パターン）に応じた膜厚の均一性を得ることが可能である。

上述の実施形態はいずれも本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。たとえば、本実施形態においては、濡れ性条件生成部１５が２つ以上の濡れ性条件を生成する例を示したが、１つの濡れ性条件を生成するものであってもよい。その場合は、生成された１つの濡れ性条件が、濡れ性条件選択部１７によって、そのまま選択される。

また、膜厚の均一性を示す評価指標に式（１）の平坦度を用いたが、他にも推定された膜の膜厚の最大値ｍａｘ（Ｈ）及び最小値ｍｉｎ（Ｘ）を用いて、式（５）に示す膜の均一性を用いた評価指標が考えられる。
均一性は、膜の均一性を表す指標であり、上述の式（１）で算出される平坦度と同様に、その値が大きいほど膜厚の不均一さが増し、小さいほど減少する。

その他、膜厚の均一性を示す評価指標として、推定された理想とする膜（ウエット膜）の体積と、実際に形成された膜の体積との差異の大小を用いることもできる。この場合、理想とする膜の体積と、実際に形成された膜の体積との差異が小さいほど、両者の乖離が少ないということになり、したがって膜の均一性は高いと評価することができる。

１，１ａ，１ｂ 機能膜形成装置
１０ 濡れ性条件設定手段
１１ データ読み込み部
１３ データ変換部
１５ 濡れ性条件生成部
１７ 濡れ性条件選択部
１９ 膜の様態推定部
２１ 平坦度算出部
２３ 平坦度判定部
２５ データ出力部（濡れ性条件出力部）
３０ 描画レイアウト（所望の形状）
３１ 基板
３３ パターン
４０ 濡れ性レイアウトの基本図
Ｄ１ 入力データ
Ｄ２ 変換されたデータ
Ｄ３，Ｄ３’ 特定の濡れ性条件のデータ
Ｄ４，Ｄ４’ 算出された濡れ性条件と平坦度のデータ
Ｄ５ 過去のデータ
ｄ１ 吐出条件データ
ｄ２ 描画レイアウト（所望の形状のデータ）
ｄ３ 閾値のデータ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 濡れ性レイアウト

特開２００８−４０１１９号公報

Claims (8)

1. 機能膜の所望の形状に応じた濡れ性条件を設定する濡れ性条件設定手段を備え、
   前記濡れ性条件設定手段によって設定された前記濡れ性条件に従って、液滴を基板上に吐出して所望の形状の機能膜を形成する機能膜形成装置であって、
   前記濡れ性条件設定手段は、
   前記液滴を吐出する位置及び量を設定した吐出条件データと、前記機能膜の所望の形状のデータと、前記機能膜の膜厚の不均一さを示す値の許容範囲の境目の値である閾値のデータと、を少なくとも読み込むデータ読み込み部と、
   前記データ読み込み部により読み込まれたデータを変換し、該変換されたデータを出力するデータ変換部と、
   前記変換されたデータをもとに、前記機能膜の形成における濡れ性条件の候補を少なくとも1つ生成する濡れ性条件生成部と、
   前記濡れ性条件の候補の中から特定の濡れ性条件を選択する濡れ性条件選択部と、
   前記変換されたデータの中の前記吐出条件データ及び前記所望の形状のデータと、前記特定の濡れ性条件とをもとに、前記基板上に形成される前記機能膜の様態を推定する膜の様態推定部と、
   前記推定された膜の様態をもとに、当該推定された膜における膜の均一性を評価する平坦度評価部と、
   前記推定された膜における膜厚の均一性を評価した結果をもとに、前記推定された膜における平坦度を判定する平坦度判定部と、
   前記平坦度の値が前記閾値よりも小さい値である場合、推定された膜の均一性は良好であると判定され、前記特定の濡れ性条件のデータを出力する濡れ性条件出力部と、
   を備えることを特徴とする機能膜形成装置。
2. 前記濡れ性条件生成部は、
   前記変換されたデータのうち、前記所望の形状のデータをもとに、
   前記基板の、前記所望の形状のデータが示す前記機能膜の形成予定領域を除く領域である領域１と、
   前記機能膜の形成予定領域のうち、前記液滴の吐出により形成されるウエット膜の形成予定領域である領域を除く領域である領域２と、
   前記ウエット膜の形成予定領域である領域３と、
   のそれぞれの領域毎に応じた濡れ性条件を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の機能膜形成装置。
3. 前記濡れ性条件選択部は、
   前記特定の濡れ性条件を選択する際に、
   前記平坦度評価部において過去に評価された前記膜厚の均一性の評価結果をもとに、前記濡れ性条件の候補の中から、前記所望の形状の機能膜に適した濡れ性条件を優先して選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載の機能膜形成装置。
4. 前記膜の様態推定部は、流体シミュレーションにより前記機能膜の形状を算出することで、前記推定を行うことを特徴とする請求項１に記載の機能膜形成装置。
5. 前記膜の様態推定部は、過去に行われた前記推定の結果のデータから、前記所望の形状の機能膜に適していると推定されるデータを用いて、前記推定を行うことを特徴とする請求項１または請求項４に記載の機能膜形成装置。
6. 前記平坦度評価部は、前記膜の様態推定部で推定された前記機能膜の様態において、前記膜厚の最大値と最小値との比を用いて、前記膜の均一性を評価することを特徴とする請求項１に記載の機能膜形成装置。
7. 前記平坦度判定部は、前記変換されたデータの中の前記閾値のデータを用いて、前記膜厚の平坦度を判定することを特徴とする請求項1に記載の機能膜形成装置。
8. 前記平坦度判定部は、前記閾値を、前記平坦度がより高くなると思われる値に変更可能であることを特徴とする請求項７に記載の機能膜形成装置。