JP2018089562A - 成膜方法及び塗布システム - Google Patents

Abstract

【課題】基材に機能膜を形成する場合において、液の濡れ広がり不足による不良箇所の発生を防ぐ。【解決手段】基材３の所定位置に機能材を含む機能膜を形成する方法には、前記機能材及び溶剤を含む第一液６を前記所定位置に塗布する機能材塗布工程と、溶剤を含み第一液６よりも濡れ広がり性の高い第二液７を塗布する溶剤塗布工程と、基材７上の溶剤を除去する乾燥工程とが含まれる。基材７に第二液７を塗布してから、第二液７が乾燥する前に、この第二液７上に第一液６を前記所定位置に塗布する。【選択図】 図２

Description

本発明は、基材に機能膜を形成する成膜方法及びそのための塗布システムに関する。

液晶パネルや半導体基板の製造過程において、基板やウエハ等の基材に各種機能膜が形成されており、そのための手段として、従来、フォトリソグラフィ技術が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。例えばウエハに機能膜を形成する場合、スピンコート装置等により機能材を含む液（以下、機能液という。）をウエハに塗布し、乾燥させ、レジスト液を塗布し、乾燥させる。その後、マスクを用いた露光、現像、エッチング、レジストの剥離、及び、焼成を行うことにより、ウエハ上の所定位置に機能膜が形成される。

特開平８−８３７６２号公報

フォトリソグラフィ技術の場合、前記のとおり多くの工程が必要であり、また、機能液やレジスト液の無駄が多くなる（つまり、液の使用効率が低い）という課題がある。そこで、本発明の発明者によって、インクジェット方式で基材に機能膜を形成する技術の開発が進められている。インクジェット方式の場合、基材への機能液の塗布、乾燥、及び、焼成により機能膜を形成することができ、フォトリソグラフィ技術と比較して工程が少なく、生産性を高めることが可能となる。また、インクジェット方式の場合、必要な位置に狙って機能液を吐出すればよく、これにより、液の使用効率が高いという利点もある。

インクジェット方式により塗布を行うための装置（インクジェット装置）は、多数のノズルを有するヘッドを備えており、このヘッドと基材とを相対的に移動させ、ノズルから機能液を吐出させる。各ノズルから１回の吐出動作によって吐出される液量は数ピコリットル〜数十ピコリットル程度であることから、例えば、基材上に広がった薄膜を形成するためには、微小間隔で開口する多数のノズルを備えたヘッドを用い、前記相対的な移動の間に微小な時間間隔でノズルから機能液を吐出する制御が行われる。図７（Ａ）は、各ノズルから落下途中にある機能液９１を平面的に見た場合のイメージ図である。機能液９１が基材に着弾すると、図７（Ｂ）に示すように、機能液９１が基材上で濡れ広がり、濡れ広がった機能液９１同士が繋がることで、面状に広がる塗膜９２が形成される。

しかし、側面図である図８（Ａ）に示すように、基材９９には凸部９８が形成されているものがあり、この場合、機能液９１が基材９９に着弾し（図８（Ｂ）参照）、濡れ広がっても（図８（Ｃ）参照）、一部（図８（Ｃ）の矢印Ｒで指す部分）において濡れ広がった機能液９１同士が繋がらず、つまり、濡れ広がり不足により、連続した塗膜９２が形成されないことがある。なお、これを回避するためにノズルから１回で吐出する機能液９１の量を増やせば良いが、塗膜９２を薄くすることが要求されることがあり、この場合、採用することはできない。
また、他の例として、側面図である図９（Ａ）に示すように、ノズルから吐出される機能液９１（液滴）よりも体積が大きな孔からなる凹部９５に、機能膜を形成する（つまり、塗膜を充填する）場合、機能液９１が凹部９５に着弾しても、図９（Ｂ）に示すように、濡れ広がり不足により隅部９６に空気が残留することがあり、この場合、図９（Ｃ）に示すように乾燥後、塗膜９２に欠損９７が生じる。
図８（Ｃ）に示すように塗膜９２が不連続となったり、図９（Ｃ）に示すように塗膜９２に欠損９７が生じたりすると、完成品の品質が保証されないおそれがある。

なお、例えば吐出する機能液９１に含まれる溶剤の含有量を増加させて機能液９１の粘度を低く設定することで、基材９９に着弾させた際の機能液９１の濡れ広がり性を高め、前記のような不具合の発生を抑えることが考えられる。しかし、インクジェット装置の場合、吐出する液（機能液９１）の粘度が低くなると、液の一部が、予定していた位置以外の不要な位置にも飛び散ったりすることから、塗布精度が低下してしまう。

以上のように、インクジェット方式は、工数低減及び液の使用効率向上の点で優れているが、液の濡れ広がりが不足して不良箇所（図８（Ｃ）の前記矢印Ｒで指す部分、図９（Ｃ）の欠損９７）が生じるという課題がある。このような不良箇所は、前記のとおり基材９９に凸部９８（凹部９５）等の段差が形成されている場合の他に、例えば基材の表面の途中で材質が変化している等、濡れ性（濡れ広がり性）が途中で変化するような場合において、その変化の境界で発生しやすい。
なお、前記のような課題は、インクジェット方式に限らず、ディスペンサ方式の場合も同様であり、液を滴下して塗布を行う方式において問題となる。

そこで、本発明は、基材に機能膜を形成する場合において、液の濡れ広がり不足による不良箇所の発生を防ぐことを目的とする。

本発明の成膜方法（１）は、基材の所定位置に機能材を含む機能膜を形成する方法であって、前記機能材及び溶剤を含む第一液を前記所定位置に塗布する機能材塗布工程と、溶剤を含み前記第一液よりも濡れ広がり性の高い第二液を塗布する溶剤塗布工程と、前記基材上の溶剤を除去する乾燥工程と、を含み、前記基材に前記第二液を塗布してから、当該第二液が乾燥する前に、当該第二液上に前記第一液を前記所定位置に塗布する。

この成膜方法（１）によれば、基材に対して先に塗布する第二液は濡れ広がり性が高いことから、第二液の濡れ広がり不足による不良箇所の発生を抑制することができ、そして、この第二液に、機能材及び溶剤を含む第一液を落とすと、第一液と第二液とが混ざり、この混合液において機能材は分散され、これを乾燥させる（溶剤を除去する）ことで基材の所定位置（つまり、第一液を塗布した位置）に、濡れ広がり不足による不良箇所の無い機能膜を形成することが可能となる。
なお、機能材を含む第一液を、例えばインクジェット方式やディスペンサ方式等のように液を滴下する方式によって塗布することで、基材の所定位置に機能膜を形成することができる。
また、溶剤を含む第二液については、スリットコータ方式やスプレー方式等、インクジェット方式やディスペンサ方式以外の他の方式で塗布を行ってもよいが、インクジェット方式やディスペンサ方式であってもよい。これは、例えば粘度が低いことで濡れ広がり性の高い第二液をインクジェット方式やディスペンサ方式等で塗布した結果、その塗布精度が低くても（つまり、予定していた位置以外にも塗布されていても）この第二液に含まれる溶剤は乾燥工程において基材から除去されるためである。

また、本発明の成膜方法（２）は、基材の所定位置に機能材を含む機能膜を形成する方法であって、前記機能材及び溶剤を含む第一液を前記所定位置に塗布する機能材塗布工程と、溶剤を含み前記第一液よりも濡れ広がり性の高い第二液を塗布する溶剤塗布工程と、前記基材上の溶剤を除去する乾燥工程と、を含み、前記基材に前記第一液を前記所定位置に塗布してから、当該第一液が乾燥する前に、当該第一液上に前記第二液を塗布する。

この成膜方法（２）のように、基材に対して先に塗布した機能材及び溶剤を含む第一液上に、溶剤を含む第二液を塗布すると、第一液と第二液とが混ざり、この混合液において機能材は分散される。仮に、先に塗布した第一液に濡れ広がり不足による不良箇所が発生していても、第二液は濡れ広がり性が高いことから、第一液と第二液とが混ざることで前記不良箇所が解消される。そして、機能材が分散した混合液を乾燥させる（溶剤を除去する）ことで、基材の所定位置（つまり、第一液を塗布した位置）に、濡れ広がり不足による不良箇所の無い機能膜を形成することが可能となる。
なお、機能材を含む第一液を、例えばインクジェット方式やディスペンサ方式等のように液を滴下する方式によって塗布することで、基材の所定位置に機能膜を形成することができる。
また、溶剤を含む第二液については、スリットコータ方式やスプレー方式等、インクジェット方式やディスペンサ方式以外の他の方式で塗布を行ってもよいが、インクジェット方式やディスペンサ方式であってもよい。これは、例えば粘度が低いことで濡れ広がり性の高い第二液をインクジェット方式やディスペンサ方式で塗布した結果、その塗布精度が低くても（つまり、予定していた位置以外にも塗布されていても）この第二液に含まれる溶剤は乾燥工程において基材から除去されるためである。

特に、前記基材が、液の濡れ広がりを阻害する段差を有している場合、例えば段差を構成する凹部の一部（例えば隅部）に液の充填不良（気体の残留）が生じ易い。しかし、このような場合であっても、第一液と第二液とを別のタイミングで分けて塗布することで、第一液をインクジェット方式やディスペンサ方式等によって精度よく塗布することが可能であると共に、濡れ広がり性の高い第二液との混合によって、不良箇所を解消することが可能となる。また、別の場合として、段差を構成する凸部によってその両側に塗布された液が繋がらず、凸部上に不良箇所が発生し易い場合であっても、第一液と第二液とを別のタイミングで分けて塗布することで、第一液をインクジェット方式やディスペンサ方式等によって精度よく塗布することが可能であると共に、濡れ広がり性の高い第二液との混合によって、不良箇所を解消することが可能となる。
また、前記基材は、液の濡れ性が異なる領域として、例えば、基材の表面の途中で材質が変化していることにより、親液性が異なる被塗布領域を有している場合、親液性が異なる境界に不良箇所が生じることがあるが、第一液と第二液とを別のタイミングで塗布することで、前記の場合と同様に不良箇所を解消することが可能となる。

また、本発明は、基材の所定位置に機能材を含む機能膜を形成するための塗布システムであって、前記機能材及び溶剤を含む第一液を前記所定位置に塗布する機能材塗布機構と、溶剤を含み前記第一液よりも濡れ広がり性の高い第二液を塗布する溶剤塗布機構と、を備え、前記溶剤塗布機構が前記基材に前記第二液を塗布してから、当該第二液が乾燥する前に、前記機能材塗布機構が当該第二液上に前記第一液を前記所定位置に塗布する。
この塗布システムによれば、前記成膜方法（１）を行うことが可能となり、基材の所定位置（つまり、第一液を塗布した位置）に、濡れ広がり不足による不良箇所の無い機能膜を形成することが可能となる。

また、本発明は、基材の所定位置に機能材を含む機能膜を形成するための塗布システムであって、前記機能材及び溶剤を含む第一液を前記所定位置に塗布する機能材塗布機構と、溶剤を含み前記第一液よりも濡れ広がり性の高い第二液を塗布する溶剤塗布機構と、を備え、前記機能材塗布機構が前記基材に前記第一液を前記所定位置に塗布してから、当該第一液が乾燥する前に、前記溶剤塗布機構が当該第一液上に前記第二液を塗布する。
この塗布システムによれば、前記成膜方法（２）を行うことが可能となり、基材の所定位置（つまり、第一液を塗布した位置）に、濡れ広がり不足による不良箇所の無い機能膜を形成することが可能となる。

本発明によれば、基材に機能膜を形成する場合において、液の濡れ広がり不足による不良箇所の発生を防ぐことが可能となる。

成膜方法を説明するフロー図である。 塗布システムの概略を示す平面図である。 第一の成膜方法を説明するための基材の一部の断面図である。 第二の成膜方法を説明するための基材の一部の断面図である。 第三の成膜方法を説明するための基材の一部の断面図である。 第四の成膜方法を説明するための基材の一部の断面図である。 インクジェット方式により塗膜を形成する手段を示す説明図である。 従来の成膜方法を説明するための基材の一部の断面図である。 従来の成膜方法を説明するための基材の一部の断面図である。

〔塗布システム及び成膜方法の概要〕
本発明の成膜方法は、（例えば、図３（Ｅ）に示すように）基材３の所定位置に機能膜９を形成する方法であり、図１（Ａ）のフロー図に示す成膜方法（１）と、図１（Ｂ）のフロー図に示す成膜方法（２）とがある。成膜方法（１）及び成膜方法（２）には、いずれにおいても、機能材塗布工程、溶剤塗布工程、及び、乾燥工程が含まれる。本実施形態では、成膜方法（１）（２）は図２に示す塗布システムにより行われ、基材３上の複数に区画された領域４にのみ機能膜９が形成される。本実施形態で説明する基材３は、枚葉状の板部材であるが、連続帯状のシート部材であってもよい。

機能材塗布工程、溶剤塗布工程、及び乾燥工程の詳細については後に説明するが、機能材塗布工程は、図２に示すインクジェット装置１０が有する機能材塗布機構１１によって行われる。本実施形態では、溶剤塗布工程は、機能材塗布工程と同じ図２に示すインクジェット装置１０によって行われる。つまり、インクジェット装置１０は、溶剤塗布工程を行うための溶剤塗布機構１２も有している。乾燥工程は、図２に示す乾燥装置４０によって行われる。機能材塗布機構１１、溶剤塗布機構１２、及び乾燥装置４０によって、塗布システムが構成される。なお、溶剤塗布工程は、インクジェット方式以外の塗布方式で行われてもよく、例えば図示しないがスリットコータ装置による塗布方式であってもよい。スリットコータ装置は、基材３の幅方向に沿って長いスリットが開口するヘッドを備えており、このスリットの開口から液を吐出することで塗布を行う装置である。なお、インクジェット装置１０の代わりにディスペンサ装置を用いてもよいが、インクジェットは、多数ノズルであるため、基材３上の適切な場所に着弾させることができる。したがって、凹凸形状が複雑な基材３に薄膜を形成するには、インクジェット方式の方が好ましい。

〔インクジェット装置１０及び乾燥装置４０について〕
インクジェット装置１０は、床面に設置されるベースフレーム１３、このベースフレーム１３上に設けられ基材３が載置されるステージ１４、及びガントリ１５を備えている。ステージ１４は、例えば吸引によって基材３を保持することができる。ステージ１４には、図外の搬送ロボットによって基材３が搬入され、塗布を終えた基材３は図外の搬送装置によって乾燥装置４０へ搬送される。ガントリ１５は、基材３の奥行き方向（図２においてＸ方向）に沿って移動可能に構成されている。ガントリ１５は、第一インクジェットヘッド１７（以下、第一ヘッド１７という）と、第二インクジェットヘッド１８（以下、第二ヘッド１８という）とを搭載している。第一ヘッド１７及び第二ヘッド１８それぞれは、基材３の幅方向（図２においてＹ方向）に並んで配置した複数の単位ヘッドによって構成されている。第一ヘッド１７と第二ヘッド１８とはＸ方向について異なる位置に配置されている。

インクジェット装置１０は、後に説明する第一液６を溜める第一タンク２１と、後に説明する第二液７を溜める第二タンク２２とを更に備えている。第一タンク２１は第一ヘッド１７と配管を通じて繋がっており、これにより、第一供給路２３が構成されている。第二タンク２２は第二ヘッド１８と配管を通じて繋がっており、これにより、第二供給路２４が構成されている。第一供給路２３と第二供給路２４とはそれぞれ独立した液供給路であり、液供給路において第一液６と第二液７とが混ざることはない。

第一ヘッド１７は、第一液６を吐出するノズルを基材３側に多数備えている。第二ヘッド１８は、第二液７を吐出するノズルを基材３側に多数備えている。第一ヘッドが有する多数のノズルはＹ方向に整列して設けられており、第二ヘッドが有する多数のノズルはＹ方向に整列して設けられている。各ノズルから圧電素子の動作によって液がインクジェット方式で基材３へと吐出される。吐出した液は基材３に着弾する。

第一ヘッド１７及び第二ヘッド１８それぞれにおいて、各ノズルから１回の吐出動作によって基材３へ供給される液量は数ピコリットル〜数十ピコリットル程度である。このため、多数のノズルから吐出した液（液滴）によって基材３上に薄膜を形成するためには、第一ヘッド１７及び第二ヘッド１８それぞれにおいてノズルは微小間隔で形成されており、また、Ｘ方向にガントリ１５が移動する間に第一ヘッド１７又は第二ヘッド１８の各ノズルから微小な時間間隔で液を吐出する制御が行われる。これにより、基材３に着弾した液が濡れ広がり、濡れ広がった液同士が繋がることで塗膜が形成される。ガントリ１５を移動させながら第一ヘッド１７及び第二ヘッド１８のいずれか一方から液を吐出させる動作が、第一液又は第二液の塗布動作となる。

乾燥装置４０は、溶剤塗布工程及び機能材塗布工程を終えた基材３を乾燥させる、つまり、基材３上の液を乾燥させる。乾燥装置４０は例えばホットプレートを有する構成とすることができるが、その他の構成であてもよい。
インクジェット装置１０におけるガントリ１５の移動及びノズルからの液の吐出のタイミング、基材３の搬送、並びに、乾燥装置４０の動作等は、塗布システムが備えている制御装置１６によって制御される。

以上より、前記機能材塗布機構１１は、第一タンク２１を含む第一供給路２３、及び、第一ヘッド１７を有しており、第一液６をインクジェット方式で基材３に塗布するように構成されている。前記溶剤塗布機構１２は、第二タンク２２を含む第二供給路２４、及び、第二ヘッド１８を有しており、第二液７をインクジェット方式で基材３に塗布するように構成されている。

〔第一液６、第二液７、及び基材３ついて〕
第一液６は、機能材及び溶剤を含む。溶剤よりも機能材の含有率が低く、所定の粘度に設定されている。溶剤が溶媒成分となり、機能材が溶質成分となる。機能材は様々なものであるが、具体例として、導電性を有する機能材や、絶縁性を有する機能材がある。導電性を有する機能材の場合、各成膜方法によれば、基材３の所定位置に導電膜（電極）が形成される。また、溶剤は１種類のみであってもよいが複数種類の溶剤によるものである。第二液７は、溶剤を含む。溶剤は１種類のみであってもよく、複数種類の溶剤によるものであってもよい。例えば、第二液７の溶剤は、第一液６の溶剤に含まれる主溶剤のみとすることができる。つまり、第一液６の溶剤と第二液７の溶剤とは異なるものであってもよい。第二液７は、第一液６に含まれる機能材を拡散（分散）させる性質を有しており、第一液６よりも粘度が低く基材３との関係で濡れ広がり性が高い。また、本実施形態では、第二液７に機能材は含まれないが、濡れ広がり性を阻害しない範囲であれば（第一液６よりも）少量の機能材が第二液７に含まれていてもよい。なお、本実施形態のインクジェット装置１０では、各ノズルから吐出する液（第一液６及び第二液７）の推奨粘度が低粘度に設定されている。この推奨粘度の下限値を下回ると、ノズルから主滴（液の大部分）を所定位置に落とすことはできるが、液の一部（残部）がその周囲に飛び散ってしまい塗布精度を低下させる。本実施形態の第一液６の粘度はこの推奨粘度の範囲に設定されているが、第二液７はこの推奨粘度よりも低い値に設定されている。

図３〜図６は、図２に示す基材３の一部をＸ方向から見た場合の断面図であり、領域４（領域４の一部）を模式的に示している。図３及び図４に示すように、基材３は表面（被塗布面）側に凸部５を有しており、表面が凹凸形状となっている。図３及び図４に示す凸部５は（紙面方向に連続しており）線状である。基材３の表面が凹凸形状となっていることで、基材３は濡れ性が異なる領域を有する。また、別の基材３として、図５及び図６に示すように、基材３は、表面（被塗布面）側に孔からなる凹部５５を有している。凹部５５は、インクジェット装置１０のノズルから吐出される液滴（第一液６又は第二液７）よりも体積が大きな孔により構成されている。図３〜図６それぞれに示すように、基材３の表面が凹凸形状となっていることで、基材３は濡れ性が異なる領域を有する。各基材３は、液の濡れ性が異なる領域として、液の濡れ広がりを阻害する段差（凸部５、凹部５５）を有している。

〔第一の成膜方法について〕
以上の構成を備えている塗布システムによって行われる成膜方法について説明する。
ガントリ１５（図２参照）を移動させながら第二ヘッド１８から第二液７を吐出させる塗布動作を行うことで、図３（Ａ）に示すように、基材３に第二液７を塗布する（溶剤塗布工程）。第二液７は粘度が低く濡れ広がり性が高いため、平面的に広がっており途中で不連続部が生じていない第二液７による膜（液膜）が形成される。次に、この第二液７による膜が乾燥する前に、第一ヘッド１７から第一液６を吐出させる塗布動作を行うことで、図３（Ｂ）に示すように、第二液７による膜の上に第一液６を塗布する（機能材塗布工程）。ここで、図２に示すように、第二ヘッド１８の方が第一ヘッド１７よりもガントリ１５の進行方向（つまり、塗布方向）先頭側に配置されていることから、ガントリ１５がＸ方向に沿って一方向に１回移動する間に、溶剤塗布工程と機能材塗布工程とを行うことができる。図３（Ｃ）は第二液７上に第一液６が着弾した直後を示している。図３（Ｄ）に示すように、第二液７上に第一液６が着弾するとこれらは混ざって混合液８となり、この混合液８において第一液６に含まれていた機能材は分散され、混合液８による膜（液膜）が形成される。そして、乾燥工程に進み、乾燥装置４０によって混合液８を乾燥させる。すると、混合液８の溶剤が蒸発し、図３（Ｅ）に示すように、基材３の所定位置に機能材を含む機能膜（固形膜）９が形成される。機能膜９は凸部５を覆う膜となる。

このように、第一の成膜方法は、溶剤塗布工程と、機能材塗布工程と、乾燥工程とを含み、図１（Ａ）に示す成膜方法（１）のように、この順で各工程が行われる。溶剤塗布工程では、溶剤を含み第一液６よりも粘度が低く濡れ広がり性の高い第二液７が塗布される（図３（Ａ）参照）。本実施形態では、第二液７はインクジェット方式で塗布されるが、スリットコータによる他の方式で塗布されてもよい。機能材塗布工程では、機能材及び溶剤を含む第一液６がインクジェット方式で基材３の所定位置に塗布される（図３（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）参照）。そして、乾燥工程では、基材３上の混合液８の溶剤が除去される（図３（Ｅ）参照）。以上より、第一の成膜方法では、基材３に第二液７を塗布してから、この第二液７が乾燥する前に、第二液７上に第一液６をインクジェット方式で基材３の所定位置に塗布することで行われる。

この第一の成膜方法によれば、基材３に対して先に塗布する第二液７は粘度が低く濡れ広がり性が高いことから、第二液７の濡れ広がり不足による不良箇所の発生を抑制することができ（図３（Ａ）参照）、そして、この第二液７に、機能材及び溶剤を含む第一液６をインクジェット方式により落とすと（図３（Ｂ）（Ｃ）参照）、第一液６と第二液７とが混ざり、この混合液８において機能材は分散され（図３（Ｄ）参照）、これを乾燥させる（溶剤を除去する）ことで基材３の所定位置（つまり、第一液６を塗布した位置）に機能膜９が形成される（図３（Ｅ）参照）。図３（Ａ）に示す溶剤塗布工程において、第二液７の濡れ広がり不足による不良箇所が発生していないことから、最終的に形成される機能膜９には、濡れ広がり不足による不良箇所が無い。
また、この第一の成膜方法では、機能材を含む第一液６をインクジェット方式で塗布していることから、基材３の所定位置に機能膜９を形成することができる。つまり、図２に示すように、基材３において区画され相互がＸ方向及びＹ方向で離れている独立した複数の領域４にのみ機能膜９を形成することができる。

この第一の成膜方法では、溶剤を含む第二液７の塗布をインクジェット方式としている。このように、粘度が低いことで濡れ広がり性の高い第二液７をインクジェット方式で塗布した結果、その塗布精度が低くても（つまり、予定していた位置以外にも塗布されていても）この第二液７に含まれる溶剤は乾燥工程において基材３から除去されるため、形成される機能膜９に影響を与えない。

〔第二の成膜方法について〕
図４により第二の成膜方法を説明する。ガントリ１５（図２参照）を移動させながら第一ヘッド１７から第一液６を吐出させる塗布動作を行うことで、図４（Ａ）に示すように、基材３に第一液６を塗布する（機能材塗布工程）。図４（Ａ）は第一液６が基材３に着弾した直後を示している。第一液６は基材３に着弾すると濡れ広がり、隣りに着弾した第一液６と結びつき、膜状となる。しかし、第一液６は、第二液７と比較して粘度が高く濡れ広がり性が低いことから、図４（Ｂ）に示すように、第一液６の濡れ広がり不足によって、一部（矢印Ｒで指す部分）において濡れ広がった第一液６同士が繋がらず、膜（液膜）が不連続となっている。次に、この第一液６（第一液６による膜）が乾燥する前に、第二ヘッド１８から第二液７を吐出させる塗布動作を行うことで、図４（Ｃ）に示すように、第一液６の上に第二液７を塗布する（溶剤塗布工程）。図４（Ｃ）は、第二液７の塗布直後の状態を示している。第二液７は粘度が低く濡れ広がり性が高いため、平面的に広がっており途中で不連続部が生じていない第二液７による膜（液膜）が形成される。特に、第二液７による膜は、第一液６の濡れ広がり不足による不良箇所（矢印Ｒで指す部分）上にも形成される。ここで、第一ヘッド１７と第二ヘッド１８との位置関係について、図２に示す形態とは反対に、第一ヘッド１７の方が第二ヘッド１８よりもガントリ１５の進行方向（つまり、塗布方向）先頭側に配置されるとした場合、ガントリ１５がＸ方向に沿って一方向に１回移動する間に、機能材塗布工程と溶剤塗布工程とを行うことができる。図４（Ｄ）に示すように、第一液６上に第二液７が塗布されるとこれらは混ざって混合液８となり、この混合液８において第一液６に含まれていた機能材は分散され、混合液８による膜（液膜）が形成される。特に、第一液６に含まれていた機能材の流動性は、第二液７と混合されることで向上し、前記のとおり、第一液６の濡れ広がり不足による不良箇所（図４（Ｂ）の矢印Ｒで指す部分）についても機能材が拡散される。そして、基材３を乾燥工程に進ませ、乾燥装置４０によって混合液８を乾燥させる。すると、混合液８の溶剤が蒸発し、図４（Ｅ）に示すように、基材３の所定位置に機能材を含む機能膜（固形膜）９が形成される。機能膜９は凸部５を覆う膜となり、また、第一液６の濡れ広がり不足による不良箇所（図４（Ｂ）の矢印Ｒで指す部分）を覆う膜である。

このように、第二の成膜方法は、機能材塗布工程と、溶剤塗布工程と、乾燥工程とを含み、図１（Ｂ）に示す成膜方法（２）のように、この順で各工程が行われる。機能材塗布工程では、機能材及び溶剤を含む第一液６がインクジェット方式で基材３の所定位置に塗布される（図４（Ａ）（Ｂ）参照）。溶剤塗布工程では、溶剤を含み第一液６よりも粘度が低く濡れ広がり性の高い第二液７が塗布される（図４（Ｃ）（Ｄ）参照）。本実施形態では、第二液７はインクジェット方式で塗布されるが、スリットコータによる他の方式で塗布されてもよい。乾燥工程では、基材３上の混合液８の溶剤が除去される（図４（Ｅ）参照）。以上より、第二の成膜方法では、基材３に第一液６をインクジェット方式で基材３の所定位置に塗布してから、この第一液６が乾燥する前に、第一液６上に第二液７を塗布することで行われる。

この第二の成膜方法のように、基材３に対して先に塗布した機能材及び溶剤を含む第一液６上に、溶剤を含む第二液７を塗布すると（図４（Ｃ）参照）、第一液６と第二液７とが混ざり、この混合液８において機能材は分散される。図４（Ｂ）により説明したように、先に塗布した第一液６に濡れ広がり不足による不良箇所（矢印Ｒで指す部分）が発生していても、第二液７は粘度が低く濡れ広がり性が高いことから、第一液６と第二液７とが混ざることで前記不良箇所が解消される（図４（Ｄ）参照）。そして、機能材が分散した混合液８を乾燥させる（溶剤を除去する）ことで、基材３の所定位置（つまり、第一液６を塗布した位置）に、機能膜が形成される（図４（Ｅ）参照）。図４（Ｃ）に示す溶剤塗布工程において、第二液７の濡れ広がり不足による不良箇所が発生していないことから、最終的に形成される機能膜９には、濡れ広がり不足による不良箇所が無い。
また、この第二の成膜方法では、機能材を含む第一液６をインクジェット方式で塗布していることから、基材３の所定位置に機能膜９を形成することができる。つまり、図２に示すように、基材３において区画され相互がＸ方向及びＹ方向で離れている独立した複数の領域４にのみ機能膜９を形成することができる。

この第二の成膜方法では、溶剤を含む第二液７の塗布をインクジェット方式としている。例えば粘度が低いことで濡れ広がり性の高い第二液７をインクジェット方式で塗布した結果、その塗布精度が低くても（つまり、予定していた位置以外にも塗布されていても）この第二液７に含まれる溶剤は乾燥工程において基材３から除去されるため、形成される機能膜９に影響はほとんどない。

〔第三の成膜方法について〕
図５により第三の成膜方法を説明する。第三の成膜方法では、基材３が有する孔からなる凹部５５に機能膜を形成する（つまり、塗膜を充填する）方法である。ガントリ１５（図２参照）を移動させながら第二ヘッド１８から第二液７を吐出させる塗布動作を行うことで、図５（Ａ）に示すように、基材３の凹部５５に第二液７を塗布する（溶剤塗布工程）。第二液７は粘度が低く濡れ広がり性が高いため、凹部５５の全域に広がることができ、凹部５５の一部（特に隅部５６）に空気を残留させることなく、第二液７による膜（液膜）が凹部５５に形成される。次に、この第二液７による膜が乾燥する前に、第一ヘッド１７から第一液６を吐出させる塗布動作を行うことで、第二液７による膜の上に第一液６を塗布する（機能材塗布工程）。ここで、図２に示すように、第二ヘッド１８の方が第一ヘッド１７よりもガントリ１５の進行方向（つまり、塗布方向）先頭側に配置されていることから、ガントリ１５がＸ方向に沿って一方向に１回移動する間に、溶剤塗布工程と機能材塗布工程とを行うことができる。図５（Ｂ）は第二液７上に第一液６が着弾した後の状態を示している。第二液７上に第一液６が着弾するとこれらは混ざって混合液８となり、この混合液８において第一液６に含まれていた機能材は分散され、凹部５５において混合液８による膜（液膜）が形成される。そして、乾燥工程に進み、混合液８を乾燥させる。乾燥工程は、乾燥装置４０（図２参照）により行ってもよいが、インクジェット装置１０のステージ１４上で行ってもよい。すると、混合液８の溶剤が蒸発し、図５（Ｃ）に示すように、基材３の所定位置（凹部５５）に機能材を含む機能膜（固形膜）９ａが形成される。

更に、図５に示す成膜方法では、再度、インクジェット装置１０により、凹部５５に対して第一ヘッド１７から第一液６の塗布を行う（機能材塗布工程：図５（Ｄ）（Ｅ）参照）。その後、第一液６を乾燥させ（乾燥工程）、第一液６の溶剤を蒸発させる。これにより、基材３の所定位置（凹部５５）に機能材を含む機能膜（固形膜）９ｂが形成される（図５（Ｆ）参照）。なお、図５では機能材塗布工程を２回としたが、１回であってもよく、３回以上であってもよい。

このように、第三の成膜方法は、溶剤塗布工程と、機能材塗布工程と、乾燥工程とを含み、図１（Ａ）に示す成膜方法（１）のように、この順で各工程が行われる。溶剤塗布工程では、溶剤を含み第一液６よりも粘度が低く濡れ広がり性の高い第二液７が塗布される（図５（Ａ）参照）。本実施形態では、第二液７はインクジェット方式で塗布されるが、他の方式で塗布されてもよい。機能材塗布工程では、機能材及び溶剤を含む第一液６がインクジェット方式で基材３の所定位置に塗布される（図５（Ａ）参照）。乾燥工程では、基材３上の混合液８の溶剤が除去される（図５（Ｂ）（Ｃ）参照）。以上より、第三の成膜方法では、基材３に第二液７を塗布してから、この第二液７が乾燥する前に、第二液７上に第一液６をインクジェット方式で基材３の所定位置に塗布することで行われる。

この第三の成膜方法によれば、基材３に対して先に塗布する第二液７は粘度が低く濡れ広がり性が高いことから、凹部５５において、第二液７の濡れ広がり不足による不良箇所の発生を抑制することができ（図５（Ａ）参照）、そして、凹部５５内の第二液７に、機能材及び溶剤を含む第一液６をインクジェット方式により落とすと、第一液６と第二液７とが混ざり（図５（Ｂ）参照）、この混合液８において機能材は分散され、これを乾燥させる（溶剤を除去する）ことで基材３の所定位置（つまり、第一液６を塗布した凹部５５）に機能膜９ａが形成される（図５（Ｃ）参照）。図５（Ａ）に示す溶剤塗布工程において、凹部５５に第二液７の濡れ広がり不足による不良箇所が発生していないことから、最終的に形成される機能膜９には、濡れ広がり不足による不良箇所が無い。
また、この第三の成膜方法では、第一液６及び第二液７をインクジェット方式で塗布することで、基材３の所定位置（凹部５５）に機能膜９を形成することができる。

この第三の成膜方法では、溶剤を含む第二液７の塗布をインクジェット方式としている。このように、粘度が低いことで濡れ広がり性の高い第二液７をインクジェット方式で塗布した結果、その塗布精度が低くても（つまり、予定していた凹部５５以外にも塗布されていても）この第二液７に含まれる溶剤は乾燥工程において基材３から除去されるため、形成される機能膜９に影響を与えない。

〔第四の成膜方法について〕
図６により第四の成膜方法を説明する。第四の成膜方法は、基材３が有する孔からなる凹部５５に機能膜を形成する（つまり、塗膜を充填する）方法である。ガントリ１５（図２参照）を移動させながら第一ヘッド１７から第一液６を吐出させる塗布動作を行うことで、図６（Ａ）に示すように、基材３に第一液６を塗布する（機能材塗布工程）。第一液６は基材３の凹部５５に着弾すると濡れ広がり、隣りに着弾した第一液６と結びつき、凹部５５において膜状となる。しかし、第一液６は、第二液７と比較して粘度が高く濡れ広がり性が低いことから、図６（Ｂ）に示すように、第一液６の濡れ広がり不足によって、凹部５５の隅部５６に空気が残留している。次に、この第一液６（第一液６による膜）が乾燥する前に、第二ヘッド１８から第二液７を吐出させる塗布動作を行うことで、凹部５５の第一液６の上に第二液７を塗布する（溶剤塗布工程）。第二液７は粘度が低く濡れ広がり性が高いため、図６（Ｃ）に示すように、第一液６と第二液７とが混合すると、隅部５６においても混合液８が行き渡り空気の残留が解消される。第一液６に含まれていた機能材の流動性は、第二液７と混合されることで向上し、第一液６の濡れ広がり不足による不良箇所（隅部５６における空気の残留部）についても機能材を含む第一液６が流れ、その機能材が拡散される。ここで、第一ヘッド１７と第二ヘッド１８との位置関係について、図２に示す形態とは反対に、第一ヘッド１７の方が第二ヘッド１８よりもガントリ１５の進行方向（つまり、塗布方向）先頭側に配置されるとした場合、ガントリ１５がＸ方向に沿って一方向に１回移動する間に、機能材塗布工程と溶剤塗布工程とを行うことができる。図６（Ｃ）に示すように、第一液６上に第二液７が塗布されるとこれらは混ざって混合液８となり、この混合液８において第一液６に含まれていた機能材は分散され、混合液８による膜（液膜）が形成される。そして、基材３を乾燥工程に進ませ、乾燥装置４０によって混合液８を乾燥させる。すると、混合液８の溶剤が蒸発し、図６（Ｄ）に示すように、基材３の所定位置（凹部５５）に機能材を含む機能膜（固形膜）９ａが形成される。

更に、図６に示す成膜方法では、再度、インクジェット装置１０により、凹部５５に対して第一ヘッド１７から第一液６の塗布を行う（機能材塗布工程：図６（Ｅ）（Ｆ）参照）。その後、第一液６を乾燥させ（乾燥工程）、第一液６の溶剤が蒸発させる。これにより、基材３の所定位置（凹部５５）に機能材を含む機能膜（固形膜）９ｂが形成される（図６（Ｇ）参照）。なお、図６では機能材塗布工程を２回としたが、１回であってもよく、３回以上であってもよい。

このように、第四の成膜方法は、機能材塗布工程と、溶剤塗布工程と、乾燥工程とを含み、図１（Ｂ）に示す成膜方法（２）のように、この順で各工程が行われる。機能材塗布工程では、機能材及び溶剤を含む第一液６がインクジェット方式で基材３の所定位置に塗布される（図６（Ａ）参照）。溶剤塗布工程では、溶剤を含み第一液６よりも粘度が低く濡れ広がり性の高い第二液７が塗布される（図６（Ｂ）参照）。本実施形態では、第二液７はインクジェット方式で塗布されるが、スリットコータによる他の方式で塗布されてもよい。乾燥工程では、基材３上の混合液８の溶剤が除去される（図４（Ｃ）（Ｄ）参照）。以上より、第四の成膜方法では、基材３に第一液６をインクジェット方式で基材３の所定位置（凹部５５）に塗布してから、この第一液６が乾燥する前に、第一液６上に第二液７を塗布することで行われる。

この第四の成膜方法のように、基材３に対して先に塗布した機能材及び溶剤を含む第一液６上に、溶剤を含む第二液７を塗布すると（図６（Ｂ）参照）、第一液６と第二液７とが混ざり、この混合液８において機能材は分散される（図６（Ｃ）参照）。図６（Ｂ）により説明したように、先に塗布した第一液６に濡れ広がり不足による不良箇所（隅部５６における空気の残留）が発生していても、第二液７は粘度が低く濡れ広がり性が高いことから、第一液６と第二液７とが混ざることで前記不良箇所が解消される（図６（Ｃ）参照）。そして、機能材が分散した混合液８を乾燥させる（溶剤を除去する）ことで、基材３の所定位置（つまり、第一液６を塗布した凹部５５）に機能膜９ａが形成される（図６（Ｄ）参照）。凹部５５に第二液７の濡れ広がり不足による不良箇所が発生していないことから、最終的に形成される機能膜９ａには、濡れ広がり不足による不良箇所が無い。
また、この第四の成膜方法では、第一液６及び第二液７をインクジェット方式で塗布することで、基材３の所定位置（凹部５５）に機能膜９を形成することができる。

この第四の成膜方法では、溶剤を含む第二液７の塗布をインクジェット方式としている。このように、粘度が低いことで濡れ広がり性の高い第二液７をインクジェット方式で塗布した結果、その塗布精度が低くても（つまり、予定していた凹部５５以外にも塗布されていても）この第二液７に含まれる溶剤は乾燥工程において基材３から除去されるため、形成される機能膜９に影響を与えない。

〔第一〜第四の成膜方法について〕
以上のように、図３及び図４に示す第一及び第二の成膜方法では、基材３の表面の段差を構成する凸部５によって、その両側に塗布された液が繋がらず、凸部５上に不良箇所が発生し易いが（図４（Ｂ）参照）、第一液６と第二液７とを別のタイミングで塗布することで、第一液６をインクジェット方式によって精度よく塗布することが可能であると共に、濡れ広がり性の高い第二液７との混合によって、前記不良箇所を解消することが可能となる。
図５及び図６に示す第三及び第四の成膜方法では、基材３の表面の段差を構成する凹部５５の一部（例えば隅部５６）に液の充填不良（空気の残留）が生じ易いが、第一液６と第二液７とを別のタイミングで分けて塗布することで、第一液６をインクジェット方式によって精度よく塗布することが可能であると共に、濡れ広がり性の高い第二液７との混合によって、前記不良箇所を解消することが可能となる。
また、液の濡れ性が異なる領域を有している基材３として、その表面に、親液性が異なる被塗布領域を有している場合がある。具体的に説明すると、例えば、基材３の表面の途中で材質が変化していたり、表面処理が場所によって異なっていることにより、親液性が異なる被塗布領域を有している場合がある。この場合、親液性が異なる境界に不良箇所が生じることがあるが、前記各成膜方法によれば、第一液６と第二液７とを別のタイミングで分けて塗布することで、前記の各形態と同様に不良箇所を解消することが可能となる。
つまり、前記各成膜方法において、機能材を含む第一液６とは別に、溶剤による第二液７を塗布することで、濡れ性が高まり、前記不良箇所を解消することが可能となる。

第一液６に含まれる溶剤と第二液７を構成している溶剤とが異なる場合、図３に示す第一の成膜方法よりも図４に示す第二の成膜方法を採用するのが好ましい。これは、第二液７の粘度よりも第一液６の粘度の方が高いことから、第一液６の基材３に対する付着力（表面張力）は強く、第一液６上に第二液７が塗布されても、第一液６はその位置に留まろうとし、インクジェット方式によって精度良く塗布された第一液６の機能材により、乾燥工程を経て、その塗布範囲で精度良く成膜されるためである。
図４に示す第二の成膜方法の場合、第二液７の塗布範囲は、図４（Ｃ）に示すように、第一液６による膜（液膜）の範囲内とすべきであり、これは、第一液６による膜の範囲を越えて第二液７を塗布すると、機能材が所望の範囲外にまで拡散するおそれがあるためである。したがって、第二の成膜方法では、第二液７を精度良く所定位置に塗布するためにインクジェット方式を採用するのが好ましい。これに対して、図３に示す第一の成膜方法では、第二液７をインクジェット方式以外の例えばスリットコータ装置による方式を採用することができ、第二液７の塗布容易性の観点では、図３に示す第一の成膜方法が好ましい。

以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の塗布システム及び成膜方法は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、乾燥装置４０は、熱風循環を行う装置であってもよい。また、各工程において、インクジェット装置１０の代わりにディスペンサ装置を用いてもよい。

３：基材 ６：第一液 ７：第二液
９：機能膜 ９ａ：機能膜 １０：インクジェット装置
１１：機能材塗布機構 １２：溶剤塗布機構

Claims (5)

1. 基材の所定位置に機能材を含む機能膜を形成する方法であって、
   前記機能材及び溶剤を含む第一液を前記所定位置に塗布する機能材塗布工程と、
   溶剤を含み前記第一液よりも濡れ広がり性の高い第二液を塗布する溶剤塗布工程と、
   前記基材上の溶剤を除去する乾燥工程と、
   を含み、
   前記基材に前記第二液を塗布してから、当該第二液が乾燥する前に、当該第二液上に前記第一液を前記所定位置に塗布する、成膜方法。
2. 基材の所定位置に機能材を含む機能膜を形成する方法であって、
   前記機能材及び溶剤を含む第一液を前記所定位置に塗布する機能材塗布工程と、
   溶剤を含み前記第一液よりも濡れ広がり性の高い第二液を塗布する溶剤塗布工程と、
   前記基材上の溶剤を除去する乾燥工程と、
   を含み、
   前記基材に前記第一液を前記所定位置に塗布してから、当該第一液が乾燥する前に、当該第一液上に前記第二液を塗布する、成膜方法。
3. 前記基材は、液の濡れ広がりを阻害する段差を有している、請求項１又は２に記載の成膜方法。
4. 基材の所定位置に機能材を含む機能膜を形成するための塗布システムであって、
   前記機能材及び溶剤を含む第一液を前記所定位置に塗布する機能材塗布機構と、
   溶剤を含み前記第一液よりも濡れ広がり性の高い第二液を塗布する溶剤塗布機構と、
   を備え、
   前記溶剤塗布機構が前記基材に前記第二液を塗布してから、当該第二液が乾燥する前に、前記機能材塗布機構が当該第二液上に前記第一液を前記所定位置に塗布する、塗布システム。
5. 基材の所定位置に機能材を含む機能膜を形成するための塗布システムであって、
   前記機能材及び溶剤を含む第一液を前記所定位置に塗布する機能材塗布機構と、
   溶剤を含み前記第一液よりも濡れ広がり性の高い第二液を塗布する溶剤塗布機構と、
   を備え、
   前記機能材塗布機構が前記基材に前記第一液を前記所定位置に塗布してから、当該第一液が乾燥する前に、前記溶剤塗布機構が当該第一液上に前記第二液を塗布する、塗布システム。

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