JP2024042463A - 液体吐出装置、液体吐出装置の制御方法、基板処理装置、および物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の吐出口が設けられた面をクリーニングする際の液体消費量の低減に有利な技術を提供する。【解決手段】液体吐出装置は、液体を吐出する吐出口が設けられた面と、液体を貯留する貯留部と、前記吐出口から前記貯留部に連通する流路とを有する吐出ヘッドと、前記貯留部内の圧力を制御する制御部と、吸引口を前記面に沿って移動させながら、前記面に付着した液体を前記吸引口から吸い込むことにより、前記面のクリーニング処理を行うクリーニング部と、を備え、前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記吸引口の吸引力によって前記流路内の液体に作用する第１の力に基づいて、前記流路内に形成される液面の位置を前記流路内に維持させるように前記貯留部内の圧力を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、液体吐出装置、液体吐出装置の制御方法、基板処理装置、および物品製造方法に関する。

近年、種々の機能素子を製造する際に、インクジェット装置を用いて機能素子の材料を基板上に付与してパターンを形成すること（パターニング）が試みられている。インクジェット装置を用いたパターニングは、オンデマンドパターニングが可能であるため材料の使用効率が高いこと、非真空プロセスであり製造装置が比較的小型になること、大面積を高速に塗布できることなどのメリットを有している。

上記のインクジェット装置では、ドットパターン形成中や待機中に、インク（液体）の吐出口の近傍に異物や液滴が付着したり、当該吐出口から気泡が流入したりすることで、吐出不良や品位の乱れといった不具合が発生することがある。このような不具合を解決するため、特許文献１には、吸引ノズル（吸引口）を吐出口面から離間した状態で吐出口面に沿って移動させて、吐出口面に残留したインクを吸引除去することにより、吐出口面をクリーニングする技術が記載されている。

特開２０２０－１１０８０２号公報

特許文献１に記載された吐出口面のクリーニングでは、吐出口面に残留したインクとともに、吐出口内のインクも吸引ノズルに吸い込まれることがある。この場合、当該クリーニングにおけるインクの消費量が増加しうる。

そこで、本発明は、液体の吐出口が設けられた面をクリーニングする際の液体消費量の低減に有利な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての液体吐出装置は、液体を吐出する吐出口が設けられた面と、液体を貯留する貯留部と、前記吐出口から前記貯留部に連通する流路とを有する吐出ヘッドと、前記貯留部内の圧力を制御する制御部と、吸引口を前記面に沿って移動させながら、前記面に付着した液体を前記吸引口から吸い込むことにより、前記面のクリーニング処理を行うクリーニング部と、を備え、前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記吸引口の吸引力によって前記流路内の液体に作用する第１の力に基づいて、前記流路内に形成される液面の位置を前記流路内に維持させるように前記貯留部内の圧力を制御する、ことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、液体の吐出口が設けられた面をクリーニングする際の液体消費量の低減に有利な技術を提供することができる。

インクジェット装置の構成例を示す図（吐出処理） インクジェット装置の構成例を示す図（クリーニング処理） 吐出ヘッドの構成例を示す図 クリーニング処理における吐出ヘッドの一部と吸引ノズルの一部とを示す図 吐出ヘッドの吐出面のクリーニング処理を行っている様子を示す図 インクジェット装置の動作シーケンスを示すフローチャート 機能素子の材料の塗布の例を示す模式図

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

本発明に係る一実施形態のインクジェット装置１（基板処理装置）の構成例および動作原理について、図１～図２を参照しながら説明する。図１～図２は、ディスプレイ用パネルや半導体用といった基板を処理する基板処理装置としてのインクジェット装置１の構成例を示す図である。図１は、基板２上へのインクの吐出処理を行っている様子を示しており、図２は、吐出ヘッド５の吐出面２０のクリーニング処理を行っている様子を示している。明細書および図面では、図１～図２に示されるように、基板２が配置される面と平行な面をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向を示す。また、以下の説明で用いられる圧力は、ゲージ圧力でありうる。

本実施形態のインクジェット装置１は、機能素子の材料を基板上に付与してパターンや膜を形成する装置である。インクジェット装置１は、例えば表示パネルとしての基板２を保持して移動する基板ステージ３を備える。基板２は、製造しようとする対象製品により、ガラス基板あるいはプラスチック基板等から適宜選択されたものでありうる。基板２は、典型的には板状の部材であるが、基板として機能しうるものである限りにおいて、特定の形状に限定されるものではない。例えば、基板２は、変形可能なフイルムであってもよいし、円形状の基板を用いてもよい。基板ステージ３上の基板２は、インクを供給（塗布）して多数の表示画素を配列形成するための画素エリア２０１と、インクの状態を評価するためにインクが試験的に吐出される評価エリア２０２とを有する。なお、本明細書において、「インク」とは、基板２の上にパターンや膜を形成するために用いられる液体をいう。本明細書ではインクの成分については特に限定はないが、例えば有機膜を形成するための溶質と溶媒とを含む液体を用いることができる。

インクジェット装置１は、インク液滴４を基板２に向けて吐出可能な吐出ヘッド５と、インクタンク７から吐出ヘッド５へインクを供給するインク供給系６と、吐出ヘッド５の内部の圧力を制御する圧力制御部１２（制御部）とを備える。インクタンク７は、インクを貯蔵するタンクであり、インクジェット装置１の内部に配置されていてもよいし、インクジェット装置１の外部に配置されていてもよい。また、インクジェット装置１は、基板２上へのパターニングを制御する主制御部１１と、吐出ヘッド５の吐出特性を回復させるために吐出ヘッド５のクリーニング処理を行うクリーニング部８とを備える。吐出ヘッド５、圧力制御部１２およびクリーニング部８は、インク（液体）を吐出する液体吐出装置を構成するものとして理解されてもよい。

ここで、基板２が基板ステージ３に搭載されるときに、置き誤差が発生しうる。また、基板２が様々な製造プロセスを経ることで、基板２にはＸＹ方向に形状歪みが発生しうる。そのため、インクジェット装置１は、基板２の位置と基板２の歪み量を計測するアライメントスコープ９を備えうる。基板２の全面に対してアライメント計測を行うために、アライメントスコープ９と基板ステージ３とがＸＹ方向に駆動される。また、基板ステージ３に搭載される基板２には厚みばらつきがある。そのため、基板ステージ３をＹ方向に走査しながら吐出ヘッド５でインクを吐出すると、基板２の厚みばらつきに起因してインク液滴の基板２への着弾位置（付着位置）にばらつきが発生しうる。そこで、インクジェット装置１は、基板２のＺ方向の位置（高さ）を計測する高さセンサ１０も備えうる。基板２の全面に対して高さ計測を行うために、高さセンサ１０と基板ステージ３とがＸＹ方向に相対駆動される。即ち、高さセンサ１０および／または基板ステージ３がＸＹ方向に駆動される。なお、アライメントスコープ９および高さセンサ１０は、図１のみに図示しており、図２では図示を省略している。

主制御部１１は、インクジェット装置１の各部を制御して基板２の上へのパターニングを統括する。主制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサおよびメモリ等の記憶部を有するコンピュータによって構成されうる。主制御部１１は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Arrayの略。）などのＰＬＤ（Programmable Logic Deviceの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuitの略。）、又は、プログラムが組み込まれた汎用コンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合わせによって構成されてもよい。

次に、吐出ヘッド５（吐出部）の構成例について説明する。図１～図２では、１つの吐出ヘッド５を備えたインクジェット装置１の構成例が示されているが、吐出ヘッド５は、例えば、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ複数配列されうる。インクジェット装置１では、複数の吐出ヘッド５の各々におけるインク液滴の吐出を個別に制御することにより、基板２上の画素エリア２０１に所望の分布のインクを供給（塗布）することができる。図３には、１つの吐出ヘッド５の構成例が示されている。図３は、図１～図２の吐出ヘッド５を拡大した図である。吐出ヘッド５は、インクを吐出する少なくとも１つの吐出口５ａ（吐出孔）と、インク供給系６を介してインクタンク７から供給されたインクを貯留する貯留部５ｂと、吐出口５ａから貯留部５ｂに連通する流路５ｃとを有する。本実施形態では、吐出口５ａは、基板２に対向する面２０に複数設けられている。なお、以下では、基板２に対向する面２０を「吐出面２０」と表記することがある。

１つの吐出口５ａとそれに連通する１つの流路５ｃとから成る組は、インクを吐出する１つの吐出ノズル１９（吐出素子）を構成する。即ち、本実施形態の吐出ヘッド５は、複数の吐出ノズル１９を備えている。各吐出ノズル１９は、圧電素子（吐出エネルギ発生素子、ピエゾアクチュエータ）を流路５ｃに有しており、主制御部１１から供給された駆動信号に応じて圧電素子が作動することにより、吐出口５ａからインク液滴４を吐出することができる。本実施形態では、１つの貯留部５ｂに対して複数のノズル１９（吐出口５ａ０、流路５ｃ）が設けられている。

また、流路５ｃの内部（流路内）に形成されるインクの液面の位置および形状は、圧力制御部１２によって制御される。圧力制御部１２は、例えばインクタンク７と吐出ヘッド５の貯留部５ｂとの間でインクの移送を行うポンプなどによって構成されうる。圧力制御部１２は、各吐出ノズル１９におけるインクの液面の位置が流路５ｃ内に維持され、且つ、当該液面の形状がメニスカス形状になるように、吐出ヘッド５の貯留部５ｂの内部（貯留部内）におけるインクの圧力を制御しうる。例えば、通常状態において、圧力制御部１２は、吐出ヘッド５の貯留部５ｂ内の圧力を、吐出口５ａの外部圧力（大気圧）と重力との合計に対する均衡を保つように、外部圧力（大気圧）よりも低い圧力（負圧）に制御する。一例として、圧力制御部１２は、通常状態において、流路５ａの下端部でインクの液面がメニスカスを形成するように、貯留部５ｂの圧力を大気圧よりも０．３～０．５ｋＰａだけ低い圧力（負圧）に制御しうる。このような負圧制御により、流路５ｃ内のインクは、流路５ａの下端部（最下端部）、即ち、吐出口５ａの近傍でインクの液面がメニスカスを形成して吐出に適した状態となる。その結果、意図しないタイミングでインクが吐出口５ａから漏出することを抑制することができる。なお、通常状態とは、後述するクリーニング処理を行っていない状態のことであり、一例として、基板２上へのインクの吐出処理を行っている状態のことでありうる。

一方、吐出ヘッド５では、インクの吐出中や待機中に、吐出口５ａの近傍に異物や液滴が付着したり、吐出口５ａから吐出ヘッド５の内部に気泡が流入したりし、吐出不良や品位の乱れといった不具合が発生することがある。この場合、圧力制御部１２は、吐出ヘッド５の貯留部５ｂ内の圧力を外部圧力（大気圧）よりも高い圧力に制御する。一例として、圧力制御部１２は、大気圧よりも５～５０ｋＰａだけ高い圧力（正圧）になるように、貯留部５ｂ内の圧力を制御しうる。このような正圧制御により、吐出口５ａから異物や気泡をインクとともに吐出ヘッド５の外に排出することができる（加圧排出処理）。

ところで、前述した加圧排出処理を行うと、図２に示されるように、各吐出口５ａから排出されたインクの残液１６が吐出面２０に付着することがある。吐出面２０へのインクの残液１６の付着は、各吐出口５ａから基板２上へのインクの吐出処理を行った場合にも生じることがある。そのため、本実施形態のインクジェット装置１（液体吐出装置）は、クリーニング部８（回復ユニット）を備えており、当該クリーニング部８を用いて吐出ヘッド５（吐出面２０）のクリーニング処理を行う。クリーニング処理は、主制御部１１の制御のもと、クリーニング部８を吐出ヘッド５の下方に配置した状態で行われうる。この際、基板ステージ３は、吐出ヘッド５の下方から退避した位置に配置されうる。なお、本実施形態のインクジェット装置１は、吐出ヘッド５の下方にクリーニング部８を駆動するように構成されているが、クリーニング部８の上方に吐出ヘッド５を駆動する構成であってもよい。

クリーニング部８は、図２に示されるように、吸引口１３ａ（吸引孔）を有する吸引ノズル１３と、吸引ノズル１３をＸＹ方向（水平方向）に駆動するＸＹ駆動機構１５と、吸引ノズル１３をＺ方向（垂直方向）に駆動するＺ駆動機構２１とを備えうる。吸引ノズル１３は、吸引口１３ａが吐出ヘッド５の吐出面２０に部分的に対向するように構成される。吸引口１３ａは、本実施形態では吸引ノズル１３の上面２３に設けられており、当該上面２３を以下では「吸引面２３」と表記することがある。

また、クリーニング部８は、吸引口１３ａからの吸引の流量Ｑを制御する流量制御部１４と、吸引ノズル１３の駆動を制御する駆動制御部２４と、吸引ノズル１３（吸引口１３ａ）と吐出ヘッド５の吐出面２０との間隔Ｌを計測する計測部２２とを備えうる。吸引口１３ａからの吸引の流量Ｑは、吸引ノズル１３（吸引口１３ａ）で発生する吸引力と理解されてもよく、以下では「吸引流量Ｑ」と表記することがある。駆動制御部２４は、ＸＹ駆動機構１５による吸引ノズル１３の駆動速度Ｖを制御する速度制御部、および、Ｚ駆動機構２１による吸引ノズル１３の高さを制御する高さ制御部としての機能を含みうる。駆動制御部２４は、主制御部１１の一部として構成されてもよい。計測部２２は、例えば、吐出ヘッド５の吐出面２０の高さ位置を検出することにより、その検出結果に基づいて、計測部２２と吸引口１３ａ（吸引面２３）との位置関係を示す既知の情報から、吸引ノズル１３と吐出面２０との間隔Ｌ（距離）を計測する。

上記のように構成されたクリーニング部８は、クリーニング処理において、吸引ノズル１３（吸引口１３ａ）に吸引力を発生させながら、吸引ノズル１３と吐出ヘッド５の吐出面２０とを離間させた状態で吸引ノズル１３を吐出面２０に沿って移動させる。クリーニング処理における吸引流量Ｑ、駆動速度Ｖおよび間隔Ｌは、事前に設定された目標値になるように制御される。一例として、吸引流量Ｑの目標値は８Ｌ／ｍｉｎ以上、駆動速度Ｖの目標値は２０ｍｍ／ｓ以下、間隔Ｌの目標値は０．５ｍｍ以下に設定されうる。このようなクリーニング処理により、吐出ヘッド５の吐出面２０に付着したインクの残液１６を、吸引ノズル１３の吸引口１３ａから吸い込むことができる。即ち、吐出ヘッド５の吐出面２０に付着したインクの残液１６を低減（除去）し、吐出ヘッド５の吐出異常を低減することができる。

ここで、前述したクリーニング処理では、吐出ヘッド５（各吐出ノズル１９）内のインクが、吐出ヘッド５の吐出面２０におけるインクの残液１６とともに、吸引ノズル１３（吸引口１３ａ）に吸い込まれることがある。この場合、クリーニング処理におけるインクの消費量が増加しうるため、吸引ノズル１３による吐出ヘッド５内のインクの吸い込みを回避することが望まれる。そこで、本実施形態の圧力制御部１２は、クリーニング処理において、吸引ノズル１３の吸引力によって流路５ｃ内のインクに作用する力に基づいて、流路５ｃに形成されるインクの液面の位置を当該流路５ｃ内に維持させるように貯留部５ｂ内の圧力を制御する。これにより、クリーニング処理において、吸引ノズル１３による吐出ノズル１９内のインクの吸い込みを回避し、インクの消費量を低減することができる。以下、インクの消費量を低減するためのクリーニング処理の制御例について説明する。

まず、クリーニング処理において吐出ヘッド５の各流路５ｃ内のインク（液面）に作用する力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の定義について、図４を参照しながら説明する。図４は、クリーニング処理中における吐出ヘッド５の一部と吸引ノズル１３の一部とを示している。図４では、流路５ｃ内のインク（液面）に作用する力Ｐ１、Ｐ２を矢印によって模式的に示しており、当該矢印の方向は、力Ｐ１、Ｐ２が作用する方向を示している。

力Ｐ１（第１の力）は、吸引ノズル１３（吸引口１３ａ）の吸引力によって吐出口５ａから吸い出されるように流路５ｃ内のインク（液面）に作用する力（以下、吸い出し力と表記することがある）として定義される。吸い出し力（力Ｐ１）は、流量制御部１４によって制御される吸引流量Ｑ（吸引力）と、駆動制御部２４によって制御される駆動速度Ｖと、計測部２２によって計測される間隔Ｌとに基づいて算出されうる。例えば、吸引流量Ｑ、駆動速度Ｖおよび間隔Ｌに対する吸い出し力（力Ｐ１）の関係を示す情報（計算式等）が、実験やシミュレーション等により事前に生成されて圧力制御部１２に記憶される。圧力制御部１２は、当該情報に基づいて、吸引流量Ｑ（吸引力）、駆動速度Ｖおよび間隔Ｌから吸い出し力（力Ｐ１）を算出することができる。

力Ｐ２（第２の力）は、流路５ｃ内のインク（液面）を貯留部５ｂの方向（貯留部側）に引き込む力（以下、引き込み力と表記することがある）として定義される。換言すると、力Ｐ２は、流路５ｃ内のインク（液面）に作用する、貯留部５ｂに向かう方向（＋Ｚ方向）の力として定義される。本実施形態の場合、圧力制御部１２は、吸引ノズル１３が吐出口５ａに対向している対向状態（第２状態）において、吸い出し力（力Ｐ１）との均衡を保つため、引き込み力（力Ｐ２）が通常状態に比べて増加するように貯留部５ｂ内の圧力を制御する。引き込み力（力Ｐ２）は、事前に設定された計算式等を用いることにより、吸い出し力（力Ｐ１）に基づいて決定されうる。なお、通常状態とは、吸引ノズル１３（吸引口１３ａ）が吐出口５ａに対向していない非対向状態（第１状態）のことであり、例えば、前述したように、クリーニング処理を行っていない状態も含みうる。

力Ｐ３は、吐出口５ａおよび流路５ｃを介して貯留部５ｂ内へ気泡が流入してしまう引き込み力（力Ｐ２）の限界値（閾値）として定義される。例えば、対向状態において圧力制御部１２による引き込み力（力Ｐ２）を増加し過ぎると、インクの液面が流路５ｃの上端部（最上端部）を超えてしまい、吐出口５ａおよび流路５ｃを介して貯留部５ｂ内へ気泡が流入しうる。力Ｐ３は、このような気泡の流入が発生する引き込み力（力Ｐ２）の閾値として定義され、実験やシミュレーション等によって事前に設定されうる。

以下、クリーニング処理を行う際の圧力制御部１２の圧力制御シーケンスについて、前述した力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を用いて説明する。図５は、吸引ノズル１３を用いて吐出面２０のクリーニング処理を行っている様子を示す図である。ここで、本実施形態では、クリーニング処理の前に、前述した加圧排出処理が行われうる。加圧排出処理は、クリーニング処理の一部として理解されてもよい。

まず、加圧排出処理における圧力制御シーケンスについて説明する。加圧排出処理において、圧力制御部１２は、吐出ヘッド５の貯留部５ｂ内の圧力を外部圧力（大気圧）より高い圧力（正圧）に制御し、各吐出ノズル１９からインクを吐出させる。加圧排出処理が終了すると、圧力制御部１２は、外部圧力（大気圧）と重力との合計に対する均衡が保たれ、且つ、各吐出ノズル１９（流路５ｃ）内でインクの液面がメニスカスを形成するように、貯留部５ｂ内の圧力を外部圧力より低い圧力に制御する。このとき、圧力制御部１２は、各吐出ノズル１９におけるインクの引き込み力（力Ｐ２）が閾値（力Ｐ３）以下になるように、即ち、｜Ｐ２｜＜｜Ｐ３｜が満たされるように、貯留部５ｂ内の圧力を制御する。このような制御により、各吐出ノズル１９（各吐出口５ａ）からインクが漏出し続けること、および、吐出口５ａと流路５ｃを介して貯留部５ｂ内に気泡が流入することを回避することができる。

次に、クリーニング処理における圧力制御シーケンスについて説明する。クリーニング処理は、吐出面２０に対して吸引ノズル１３（吸引口１３ａ）を移動させながら、吐出面２０に付着したインクの残液１６を吸引ノズル１３で吸引する処理である。図５に示されるクリーニング処理では、吐出面２０に対して吸引ノズル１３を＋Ｙ方向に移動させる例を示している。

図５（ａ）は、吐出面２０のうち吸引ノズル１３（吸引口１３ａ）に対向する領域に吐出ノズル１９（吐出口５ａ）が位置していない状態、即ち、吐出ノズル１９と吸引ノズル１３とが対向していない通常状態（第１状態）を示している。このとき、圧力制御部１２は、外部圧力（大気圧）と重力との合計に対する均衡が保たれ、且つ、各吐出口５ａの近傍でインクの液面がメニスカスを形成するように、吐出ヘッド５の貯留部５ｂ内の圧力を外部圧力より低い圧力に制御する。このとき、圧力制御部１２は、吐出ノズル１９におけるインクの引き込み力（力Ｐ２）が閾値（力Ｐ３）以下になるように、即ち、｜Ｐ２｜＜｜Ｐ３｜が満たされるように、貯留部５ｂ内の圧力を負圧に制御する。このような制御により、各吐出ノズル１９（各吐出口５ａ）からインクが漏出すること、および、吐出口５ａおよび流路５ｃを介して貯留部５ｂ内に気泡が流入することを回避することができる。

図５（ｂ）は、吐出面２０のうち吸引ノズル１３（吸引口１３ａ）に対向する領域に吐出ノズル１９（吐出口５ａ）が位置している状態、即ち、吐出ノズル１９と吸引ノズル１３とが対向している対向状態（第２状態）を示している。この場合、インク消費量を低減する観点から、吸引ノズル１３の吸い出し力（力Ｐ１）によって吐出ノズル１９からインクが吸い出されることが回避されるように、図５（ａ）の状態（第１状態）に比べて、引き込み力（力Ｐ２）を増加させる必要がある。そのため、圧力制御部１２は、吐出ノズル１９（流路５ｃ）内におけるインクの液面が吐出ノズル１９（流路５ｃ）内に維持されるように、吸引ノズル１３による吸い出し力（力Ｐ１）に基づいて、貯留部５ｂ内の圧力を、通常状態よりも負圧に制御する。このとき、圧力制御部１２は、吐出ノズル１９内でのインクの引き込み力（力Ｐ２）が吸引ノズル１３による吸い出し力（力Ｐ１）以上になるように、即ち、｜Ｐ１｜≦｜Ｐ２｜が満たされるように貯留部５ｂ内の圧力を制御する。このような制御により、対向状態（第１状態）において吸引ノズル１３により吐出ノズル１９内のインクが吸い出されることを回避しながら、吐出面２０のクリーニングを行うことができる。つまり、クリーニング処理におけるインクの消費量を低減することができる。

また、圧力制御部１２は、対向状態において、吐出ノズル１９内でのインクの引き込み力（力Ｐ２）が閾値（力Ｐ３）以下になるように、即ち、｜Ｐ２｜＜｜Ｐ３｜が満たされるように、貯留部５ｂ内の圧力を制御する。このような制御により、吐出口５ａおよび流路５ｃを介して貯留部５ｂ内に気泡が流入することを回避することができる。つまり、圧力制御部１２は、対向状態において、｜Ｐ１｜≦｜Ｐ２｜＜｜Ｐ３｜が満たされるように貯留部５ｂ内の圧力を制御しうる。

ここで、圧力制御部１２は、吐出ヘッド５の各吐出ノズル１９（吐出口５ａ）と吸引ノズル１３とのＸＹ方向の相対位置に応じて引き込み力（力Ｐ２）を変化させるように、貯留部５ｂ内の圧力を制御しうる。例えば、圧力制御部１２は、当該相対位置に基づいて通常状態から対向状態に遷移したと判定した場合、そのタイミングで引き込み力（力Ｐ２）が増加するように、貯留部５ｂ内の圧力を減少させる。同様に、圧力制御部１２は、当該相対位置に基づいて対向状態から通常状態に遷移したと判定した場合、そのタイミングで引き込み力（力Ｐ２）が減少するように（元に戻るように）、貯留部５ｂ内の圧力を増加させる。このような制御により、通常状態および対向状態の双方において、吐出ノズル１９におけるインクの液面を流路５ｃ内で維持することができる。

また、クリーニング処理において吸引ノズル１３と吐出面２０との間隔Ｌが変化すると、それに伴い、吸引ノズル１３の吸引力によって吐出ノズル１９内のインクの液面に作用する吸い出し力（力Ｐ１）も変化しうる。そのため、クリーニング部８（駆動制御部２４）は、計測部２２の計測結果に基づいて、クリーニング処理において間隔Ｌが所定値（目標値）で維持されるように吸引ノズル１３（吸引口１３ａ）の移動を制御するとよい。

上述したように、本実施形態の圧力制御部１２は、クリーニング処理において、吐出ヘッド５の吐出ノズル１９（流路５ｃ）内に形成されるインクの液面の位置が流路５ｃ内に維持されるように、吸い出し力（力Ｐ１）に基づいて貯留部５ｂ内の圧力を制御する。これにより、クリーニング処理において、吸引ノズル１３による吐出ノズル１９内のインクの吸い込みを回避し、インクの消費量を低減することができる。

＜インクジェット装置の動作シーケンス＞
以下、インクジェット装置１の動作シーケンスについて、図６を参照しながら説明する。ステップＳ１１で、主制御部１１は、不図示の基板搬送装置を制御して、基板２をインクジェット装置１に搬入する。ステップＳ１２で、主制御部１１は、吐出ヘッド５の各吐出ノズル１９の回復判定を行う。回復判定は、各吐出ノズル１９における液滴の着弾位置の検査や残留信号波形の検査などの結果に基づいて行われうる。着弾位置の検査とは、各吐出ノズル１９にインクの液滴を基板２（例えば評価エリア２０２）上に吐出させ、基板２上における液滴の着弾位置を検査するものである。液滴の着弾位置が基準位置と異なる吐出ノズル１９がある場合には、当該吐出ノズル１９に吐出異常が生じていると判定することができる。また、残留信号波形の検査とは、各吐出ノズル１９に特定のパルス信号を与えて各吐出ノズル１９を作動させ、それに伴って発生した圧力波によって生じる各吐出ノズル１９の歪みに応じた電気信号の波形を残留信号波形として検査するものである。残留信号波形が基準波形と異なる吐出ノズル１９がある場合には、当該吐出ノズル１９に吐出異常が生じていると判定することができる。この回復判定において吐出異常と判定された吐出ノズル１９がある場合、ステップＳ１３で、主制御部１１は、ノズル回復処理を実行する。ノズル回復処理としては、前述した加圧排出処理およびクリーニング処理が行われうる。

ステップＳ１４で、主制御部１１は、基板ステージ３およびアライメントスコープ９を制御して、基板２のアライメント計測を行う。ステップＳ１５で、主制御部１１は、基板ステージ３および高さセンサ１０を制御して、基板２の高さ計測を行う。なお、ステップＳ１４の当該アライメント計測とステップＳ１５の高さ計測との順序は逆であってもよい。アライメント計測および高さ計測により得られた基板２の位置、歪み量、高さに関する情報は、例えば主制御部１１内のメモリに格納される。主制御部１１は、基板上に形成される画素配置や画素の大きさ等の情報が含まれる画素データに基づいて、吐出制御情報を求める。吐出制御情報には、基板２上の画素エリア２０１や評価エリア２０２におけるインクの目標塗布分布を示す情報が含まれる。

ステップＳ１６で、主制御部１１は、吐出ヘッド５の各吐出ノズル１９の回復判定を行う。この回復判定において吐出異常と判定された吐出ノズル１９がある場合、ステップＳ１７で、主制御部１１は、当該吐出ノズル１９に対してノズル回復処理を実行する。ステップＳ１６～Ｓ１７は、上記のステップＳ１２～Ｓ１３と同様の工程である。

ステップＳ１８で、主制御部１１は、吐出ヘッド５と基板ステージ３とを同期して駆動しながら、目標塗布分布に基づいて吐出ヘッド５によりインク液滴の吐出制御（吐出処理）を行う。インクジェット装置１を用いて基板２上に多数の機能素子を形成するために、インクを塗布する塗布領域と吐出ヘッド５とを相対的に走査して機能素子の材料を塗布していく。図７には、そのような機能素子の材料の塗布を説明する模式図が示されている。図７において、基板表面１０１は、基板２の表面のうち機能素子１０２が形成される面である。矢印線１０３、１０４、１０５、１０６は、走査方向を示す。図７は模式図であるため、７×５個の機能素子１０２が示されているにすぎないが、実際には非常に多数の機能素子が形成されうる。

ステップＳ１９で、主制御部１１は、吐出制御情報に基づいて目標塗布分布への吐出が完了したか否かを判定する。吐出が完了していなければ処理はステップＳ１６に戻り、吐出が完了した場合には、処理はステップＳ２０に進む。ステップＳ２０で、主制御部１１は、不図示の基板搬送装置を制御して、基板２をインクジェット装置１から搬出する。

ここで、本実施形態では、基板ステージ３を駆動させているが、それに限られず、基板ステージ３を固定として、吐出ヘッド５、アライメントスコープ９等をＸＹ平面内で駆動させてもよい。また、基板ステージ３、吐出ヘッド５、アライメントスコープ９等をそれぞれ相対的に駆動させてもよい。

＜物品製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品製造方法は、例えば、有機EL等のディスプレイ用パネルや半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品製造方法は、基板の上に上記のインクジェット装置を用いて液体を吐出して吐出液膜を形成する工程と、吐出液膜が形成された基板を乾燥させ、乾燥膜が形成された基板を加工する工程と、加工された基板から物品を製造する工程と、を含む。更に、かかる物品製造方法は、他の周知の工程（焼成、冷却、洗浄、酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

＜実施形態のまとめ＞
本明細書の開示は、少なくとも以下の液体吐出装置、液体吐出装置の制御方法、基板処理装置、および物品製造方法を含む。

（項目１）
液体を吐出する吐出口が設けられた面と、液体を貯留する貯留部と、前記吐出口から前記貯留部に連通する流路とを有する吐出ヘッドと、
前記貯留部内の圧力を制御する制御部と、
吸引口を前記面に沿って移動させながら、前記面に付着した液体を前記吸引口から吸い込むことにより、前記面のクリーニング処理を行うクリーニング部と、
を備え、
前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記吸引口の吸引力によって前記流路内の液体に作用する第１の力に基づいて、前記流路内に形成される液面の位置を前記流路内に維持させるように前記貯留部内の圧力を制御する、ことを特徴とする液体吐出装置。

（項目２）
前記制御部は、前記吸引口が前記吐出口に対向している第１状態において、前記流路内の液体を前記貯留部側に引き込む第２の力を、前記吸引口が前記吐出口に対向していない第２状態より増加させるように、前記貯留部内の圧力を制御する、ことを特徴とする項目１に記載の液体吐出装置。

（項目３）
前記第１の力をＰ１、前記第２の力をＰ２としたとき、前記制御部は、前記クリーニング処理において、｜Ｐ１｜≦｜Ｐ２｜を満たすように前記貯留部内の圧力を制御する、ことを特徴とする項目２に記載の液体吐出装置。

（項目４）
前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記吐出口および前記流路を介して前記貯留部内に気泡が流入することが回避されるように、前記貯留部内の圧力を制御する、ことを特徴とする項目１乃至３のいずれか１項目に記載の液体吐出装置。

（項目５）
前記吐出口および前記流路を介する前記貯留部内への気泡の流入が生じる前記第２の力の限界値をＰ３としたとき、前記制御部は、前記クリーニング処理において、｜Ｐ２｜＜｜Ｐ３｜を満たすように前記貯留部内の圧力を制御する、ことを特徴とする項目３に記載の液体吐出装置。

（項目６）
前記クリーニング部は、前記吸引口と前記面とを離間させた状態で前記面に沿って前記吸引口を移動させることにより、前記クリーニング処理を制御する、ことを特徴とする項目１乃至５のいずれか１項目に記載の液体吐出装置。

（項目７）
前記クリーニング部は、前記吸引口と前記面との間隔を計測する計測部を有し、前記計測部の計測結果に基づいて、前記クリーニング処理において前記間隔が所定値で維持されるように前記吸引口の移動を制御する、ことを特徴とする項目６に記載の液体吐出装置。

（項目８）
前記吐出ヘッドの前記面には、前記貯留部内の液体をそれぞれ吐出する複数の前記吐出口が設けられている、ことを特徴とする項目１乃至７のいずれか１項目に記載の液体吐出装置。

（項目９）
液体吐出装置の制御方法であって、
前記液体吐出装置は、
液体を吐出する吐出口が設けられた面と、液体を貯留する貯留部と、前記吐出口から前記貯留部に連通する流路とを有する吐出ヘッドと、
吸引口を前記面に沿って移動させながら、前記面に付着した液体を前記吸引口から吸い込むことにより、前記面のクリーニング処理を行うクリーニング部と、
を備え、
前記クリーニング処理において、前記吸引口の吸引力によって前記流路内の液体に作用する第１の力に基づいて、前記流路内に形成される液面の位置を前記流路内に維持させるように前記貯留部内の圧力を制御する、ことを特徴とする制御方法。

（項目１０）
基板を処理する基板処理装置であって、
前記基板を保持して移動するステージと、
前記ステージにより保持された前記基板上に液体を吐出する項目１乃至８のいずれか１項目に記載の液体吐出装置と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。

（項目１１）
項目１０に記載の基板処理装置を用いて基板上に液体を吐出する工程と、 前記液体が吐出された前記基板を加工する工程と、 前記加工された基板から物品を製造する工程と、 を含むことを特徴とする物品製造方法。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１：インクジェット装置（基板処理装置）、２：基板、３：基板ステージ、５：吐出ヘッド、５ａ：吐出口、５ｂ：貯留部、５ｃ：流路、９：アライメントスコープ、１０：高さセンサ、１１：主制御部、１３：吸引ノズル（吸引口）、１９：吐出ノズル、２０：吐出面

Claims (11)

1. 液体を吐出する吐出口が設けられた面と、液体を貯留する貯留部と、前記吐出口から前記貯留部に連通する流路とを有する吐出ヘッドと、
   前記貯留部内の圧力を制御する制御部と、
   吸引口を前記面に沿って移動させながら、前記面に付着した液体を前記吸引口から吸い込むことにより、前記面のクリーニング処理を行うクリーニング部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記吸引口の吸引力によって前記流路内の液体に作用する第１の力に基づいて、前記流路内に形成される液面の位置を前記流路内に維持させるように前記貯留部内の圧力を制御する、ことを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記制御部は、前記吸引口が前記吐出口に対向している第１状態において、前記流路内の液体を前記貯留部側に引き込む第２の力を、前記吸引口が前記吐出口に対向していない第２状態より増加させるように、前記貯留部内の圧力を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記第１の力をＰ１、前記第２の力をＰ２としたとき、前記制御部は、前記クリーニング処理において、｜Ｐ１｜≦｜Ｐ２｜を満たすように前記貯留部内の圧力を制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
4. 前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記吐出口および前記流路を介して前記貯留部内に気泡が流入することが回避されるように、前記貯留部内の圧力を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
5. 前記吐出口および前記流路を介する前記貯留部内への気泡の流入が生じる前記第２の力の限界値をＰ３としたとき、前記制御部は、前記クリーニング処理において、｜Ｐ２｜＜｜Ｐ３｜を満たすように前記貯留部内の圧力を制御する、ことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
6. 前記クリーニング部は、前記吸引口と前記面とを離間させた状態で前記面に沿って前記吸引口を移動させることにより、前記クリーニング処理を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
7. 前記クリーニング部は、前記吸引口と前記面との間隔を計測する計測部を有し、前記計測部の計測結果に基づいて、前記クリーニング処理において前記間隔が所定値で維持されるように前記吸引口の移動を制御する、ことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出装置。
8. 前記吐出ヘッドの前記面には、前記貯留部内の液体をそれぞれ吐出する複数の前記吐出口が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
9. 液体吐出装置の制御方法であって、
   前記液体吐出装置は、
   液体を吐出する吐出口が設けられた面と、液体を貯留する貯留部と、前記吐出口から前記貯留部に連通する流路とを有する吐出ヘッドと、
   吸引口を前記面に沿って移動させながら、前記面に付着した液体を前記吸引口から吸い込むことにより、前記面のクリーニング処理を行うクリーニング部と、
   を備え、
   前記クリーニング処理において、前記吸引口の吸引力によって前記流路内の液体に作用する第１の力に基づいて、前記流路内に形成される液面の位置を前記流路内に維持させるように前記貯留部内の圧力を制御する、ことを特徴とする制御方法。
10. 基板を処理する基板処理装置であって、
    前記基板を保持して移動するステージと、
    前記ステージにより保持された前記基板上に液体を吐出する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液体吐出装置と、
    を備えることを特徴とする基板処理装置。
11. 請求項１０に記載の基板処理装置を用いて基板上に液体を吐出する工程と、
    前記液体が吐出された前記基板を加工する工程と、
    前記加工された基板から物品を製造する工程と、
    を含むことを特徴とする物品製造方法。