JP4333503B2

JP4333503B2 - Deposition equipment

Info

Publication number: JP4333503B2
Application number: JP2004195622A
Authority: JP
Inventors: 達也伊藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2024-07-01
Also published as: JP2006015245A

Description

本発明は、成膜装置に関する。 The present invention also relates to the deposition equipment.

従来、主に薄膜の形成に用いられる成膜方法として、薄膜塗布法の一つであるスピンコート法が一般に知られている。このスピンコート法は、塗布液を基板上に滴下した後に、基板を回転させて遠心力により基板全面に塗布を行い、薄膜を形成する方法であり、回転数及び回転保持時間、あるいは塗布液の粘度などによって膜厚を制御するものである。このようなスピンコート法は、例えば半導体製造工程等に用いられるフォトレジスト膜やＳＯＧ（スピンオングラス）等の層間絶縁膜の形成、液晶装置製造工程等におけるオーバーコート膜（平坦化膜）や配向膜の形成、さらには光ディスク等の製造工程における保護膜の形成等に広く用いられている。 Conventionally, as a film forming method mainly used for forming a thin film, a spin coating method which is one of thin film coating methods is generally known. This spin coating method is a method of forming a thin film by rotating the substrate and applying the entire surface of the substrate by centrifugal force after dropping the coating solution onto the substrate. The film thickness is controlled by viscosity or the like. Such a spin coating method includes, for example, formation of a photoresist film used in a semiconductor manufacturing process or the like, an interlayer insulating film such as SOG (spin on glass), an overcoat film (planarization film) or an alignment film in a liquid crystal device manufacturing process or the like. Is widely used for forming a protective film in the manufacturing process of an optical disk or the like.

ところが、このスピンコート法では、供給された塗布液の大半が飛散してしまうため、多くの塗布液を供給する必要があるとともに無駄が多く、生産コストが高くなるといった不都合があった。また、基板を回転させるため、遠心力により塗布液が内側から外側へと流動し、外周領域の膜厚が内側よりも厚くなる傾向があるため、膜厚が不均一になるといった不都合もあった。 However, in this spin coating method, since most of the supplied coating solution is scattered, it is necessary to supply a large amount of coating solution, and there is a disadvantage that the production cost is increased. In addition, since the substrate is rotated, the coating liquid flows from the inside to the outside due to centrifugal force, and the film thickness in the outer peripheral region tends to be thicker than the inside. .

これらの対策のため、近年、いわゆるインクジェット法によって基板上に塗布液を塗布し、成膜を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術は、膜材料となる液状体（インク）を吐出する吐出ヘッドと、該吐出ヘッドに供給するための液状体を貯留するタンクとを有した成膜装置（インクジェット装置）を用い、前記吐出ヘッドのノズルから基板上に液状体を吐出することにより、液状体を基板上に均一に塗布するようにしたものである。 In order to solve these problems, in recent years, a technique has been proposed in which a coating solution is applied onto a substrate by a so-called inkjet method to form a film (see, for example, Patent Document 1). This technique uses a film forming apparatus (inkjet apparatus) having a discharge head that discharges a liquid material (ink) that is a film material and a tank that stores a liquid material to be supplied to the discharge head. The liquid material is uniformly applied onto the substrate by discharging the liquid material from the nozzle of the head onto the substrate.

このような成膜装置によって成膜を行う場合、特に液状体（インク）の吐出量の精度向上が、すなわち、制御部で制御した通りの正規の吐出量で液状体を基板上に塗布することが、得られる膜のパターンや厚さの精度向上を図るうえで重要となっている。
ところで、前記の成膜装置にあっては、非吐出時では、吐出ヘッドとこの吐出ヘッドに供給するための液状体を貯留するタンクとの間の水頭圧差が、ノズルでの引張力、すなわち液状体を吐出する側に引っ張る引張力と均衡するようにしている。そして、吐出時には、このように均衡した状態のもとで、圧電素子等によって引張力が大きくなるような力を付与することにより、ノズルからオンデマンドで吐出をなさせるようにしている。
特開平８−２５０３８９号公報 When film formation is performed by such a film forming apparatus, the accuracy of the discharge amount of the liquid material (ink) is improved, that is, the liquid material is applied onto the substrate at a regular discharge amount as controlled by the control unit. However, it is important to improve the accuracy of the pattern and thickness of the obtained film.
By the way, in the above-described film forming apparatus, during non-ejection, the water head pressure difference between the ejection head and the tank storing the liquid material supplied to the ejection head is the tensile force at the nozzle, that is, the liquid It is balanced with the pulling force that pulls the body to the discharge side. At the time of discharge, under such a balanced state, a force that increases the tensile force is applied by a piezoelectric element or the like, so that discharge is performed on demand from the nozzle.
JP-A-8-250389

前記の吐出ヘッドとタンクとの間の水頭圧差は、吐出ヘッドのヘッド面（ノズル面）とタンクに貯留される液状体の液面とのレベル差によって決まる。しかし、タンクに貯留される液状体は、当然使用に伴って減少し、その液面のレベルが下がっていく。したがって、前記の水頭圧差は吐出動作が進むに連れて変化し、これによって前記の引張力との間の均衡がくずれてしまい、その結果、吐出量が変動してしまう。 The head pressure difference between the discharge head and the tank is determined by the level difference between the head surface (nozzle surface) of the discharge head and the liquid level of the liquid material stored in the tank. However, the liquid material stored in the tank naturally decreases with use, and the level of the liquid level decreases. Therefore, the water head pressure difference changes as the discharge operation proceeds, and this causes the balance with the tensile force to be lost, and as a result, the discharge amount fluctuates.

このような吐出量の変化を、吐出量制御を行う制御装置によって電気的に制御しようとした場合、制御装置の電気回路が複雑になり、装置コストの高騰を招いてしまう。
なお、液状体（インク）を貯留するタンク側を減圧する技術として、特開２００３−２８２２４６号公報に記載された技術が知られているが、この技術は液状体中の気泡を脱気するためのもので、液状体の吐出時には前記タンクの減圧を行わず、大気圧下で行うようにしている。
このように従来では、液状体の液面変化に起因する水頭圧差の変化により、吐出量に変動が生じてしまうのを防止する対策がなされておらず、したがって、特に膜のパターンや厚さについての精度を十分に高めることができなかった。 If such a change in the discharge amount is to be electrically controlled by a control device that controls the discharge amount, the electric circuit of the control device becomes complicated, resulting in an increase in device cost.
As a technique for depressurizing the tank side that stores the liquid material (ink), a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-282246 is known. However, this technique degass bubbles in the liquid material. In this case, when the liquid is discharged, the tank is not depressurized but is performed under atmospheric pressure.
Thus, conventionally, no measures have been taken to prevent the discharge amount from fluctuating due to a change in the water head pressure difference caused by a change in the liquid level of the liquid, and therefore, particularly regarding the pattern and thickness of the film. The accuracy of could not be sufficiently increased.

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、水頭圧差の変化による吐出量の変動を抑え、膜のパターンや厚さについての精度を十分に高めることができるようにした、成膜装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to suppress fluctuations in the discharge amount due to changes in the hydraulic head pressure difference, and to sufficiently increase the accuracy of the film pattern and thickness. was, it is to provide a film forming equipment.

前記目的を達成するため本発明の成膜装置は、ノズルを有し、該ノズルから基体上に液状体を吐出する吐出ヘッドと、該吐出ヘッドに供給するための前記液状体を貯留するタンクと、を有してなる成膜装置であって、前記吐出ヘッドは、第１の圧力制御装置によって内圧が制御可能な第１のチャンバー内に収容されていることを特徴としている。
この成膜装置によれば、第１のチャンバー内に収容された吐出ヘッドの環境圧力、すなわち第１のチャンバーの内圧を第１の圧力制御装置によって制御できるので、例えばタンク内の液状体の液面変化によって水頭圧差が変化した際、この変化を相殺するように吐出ヘッドの環境圧力を変化させれば、ノズルでの、液状体を吐出する方向と反対の側に吸引する吸引力を、前記したノズルでの引張力に均衡させることができる。よって、このように前記吸引力を前記引張力に均衡させることにより、ノズルからの吐出量の変動を抑えることが可能になる。 In order to achieve the above object, a film forming apparatus of the present invention has a nozzle, a discharge head that discharges the liquid material onto the substrate from the nozzle, and a tank that stores the liquid material to be supplied to the discharge head. The discharge head is housed in a first chamber whose internal pressure can be controlled by a first pressure control device.
According to this film forming apparatus, since the environmental pressure of the discharge head accommodated in the first chamber, that is, the internal pressure of the first chamber can be controlled by the first pressure control device, for example, the liquid liquid in the tank When the head pressure difference changes due to the surface change, if the environmental pressure of the discharge head is changed so as to cancel this change, the suction force at the nozzle opposite to the direction of discharging the liquid material is It is possible to balance the tensile force at the nozzle. Therefore, it is possible to suppress fluctuations in the discharge amount from the nozzle by balancing the suction force with the tensile force in this way.

また、前記成膜装置においては、前記タンクは、第２の圧力制御装置によって内圧が制御可能な第２のチャンバー内に収容されているのが好ましい。
このようにすれば、吐出ヘッドの環境圧力に加えてタンクの環境圧力についても、圧力制御装置によってそれぞれ独立して制御することができるので、例えばタンク内の液状体の液面変化によって水頭圧差が変化した際、この変化を相殺して前記の吸引力を前記引張力により確実に均衡させることができる。よって、このように前記吸引力を前記引張力に均衡させることにより、ノズルからの吐出量の変動を抑えることが可能になる。また、特に前記タンクの環境圧力を負圧にすれば、吐出を行いつつ、液状体中の気泡を除去することができる。 In the film forming apparatus, the tank is preferably housed in a second chamber whose internal pressure can be controlled by a second pressure control device.
In this way, in addition to the environmental pressure of the discharge head, the environmental pressure of the tank can be controlled independently by the pressure control device, so that, for example, the water head pressure difference is caused by the liquid level change of the liquid in the tank. When changed, this change can be offset and the suction force can be reliably balanced by the tensile force. Therefore, it is possible to suppress fluctuations in the discharge amount from the nozzle by balancing the suction force with the tensile force in this way. In particular, if the environmental pressure of the tank is set to a negative pressure, bubbles in the liquid can be removed while discharging.

本発明の成膜方法は、液状体を吐出するノズルを有した吐出ヘッドと、該吐出ヘッドに供給するための液状体を貯留するタンクと、を有してなる成膜装置を用い、前記吐出ヘッドのノズルから基体上に前記液状体を吐出して成膜を行う成膜方法において、前記吐出ヘッドの環境圧力を、前記吐出ヘッドのノズルでの、前記液状体を吐出する方向と反対の側に吸引する吸引力が所定の圧力範囲内になるように制御しつつ、前記吐出ヘッドのノズルから基体上に前記液状体を吐出することを特徴としている。
この成膜方法によれば、例えばタンク内の液状体の液面変化によって水頭圧差が変化し、これによってノズルでの、液状体を吐出する方向と反対の側に吸引する吸引力が変化しようとしても、この吸引力が所定の圧力範囲内、すなわち前記引張力にほぼ均衡する範囲の圧力範囲内となるように吐出ヘッドの環境圧力を変化させるので、ノズルからの吐出量の変動を抑えることが可能になる。 The film forming method of the present invention uses a film forming apparatus having a discharge head having a nozzle for discharging a liquid material and a tank for storing a liquid material to be supplied to the discharge head. In the film forming method for forming a film by discharging the liquid material from the nozzle of the head onto the substrate, the environmental pressure of the discharge head is opposite to the direction of discharging the liquid material at the nozzle of the discharge head. The liquid material is discharged onto the substrate from the nozzle of the discharge head while controlling the suction force to be sucked into the predetermined pressure range.
According to this film forming method, for example, the water head pressure difference changes due to a change in the liquid level of the liquid material in the tank, so that the suction force at the nozzle opposite to the liquid discharge direction tends to change. However, since the environmental pressure of the ejection head is changed so that the suction force is within a predetermined pressure range, that is, a pressure range that is substantially balanced with the tensile force, fluctuations in the ejection amount from the nozzles can be suppressed. It becomes possible.

また、前記成膜方法においては、前記吐出ヘッドの環境圧力と前記タンクの環境圧力とを、それぞれ独立して制御することで前記吸引力を所定の圧力範囲内に保持しつつ、前記吐出ヘッドのノズルから基体上に前記液状体を吐出するのが好ましい。
このようにすれば、吐出ヘッドの環境圧力に加えてタンクの環境圧力についても制御するので、前記吸引力を前記引張力により確実に均衡させることができ、したがってノズルからの吐出量の変動を抑えることが可能になる。 Further, in the film forming method, the environmental pressure of the ejection head and the environmental pressure of the tank are controlled independently to maintain the suction force within a predetermined pressure range, and The liquid material is preferably discharged from the nozzle onto the substrate.
In this way, since the environmental pressure of the tank is controlled in addition to the environmental pressure of the discharge head, the suction force can be reliably balanced by the tensile force, and therefore the fluctuation of the discharge amount from the nozzle is suppressed. It becomes possible.

また、前記成膜方法においては、前記タンクの環境圧力を、負圧にするようにしてもよい。
このようにすれば、吐出を行いつつ、タンク内の液状体中の気泡を除去することが可能になる。 In the film forming method, the environmental pressure of the tank may be a negative pressure.
If it does in this way, it will become possible to remove the bubble in the liquid in a tank, performing discharge.

なお、前記成膜方法においては、前記吸引力が、前記吐出ヘッドのノズルでの、前記液状体を吐出する側に引っ張る引張力に均衡しており、前記引張力が正の値である場合に、ノズルよりオンデマンドで液滴吐出を行うことができる。 In the film forming method, the suction force is balanced with the tensile force of the nozzle of the discharge head that pulls the liquid material to the discharge side, and the tensile force is a positive value. In addition, droplet discharge can be performed on demand from the nozzle.

また、前記成膜方法においては、前記吸引力が、前記吐出ヘッドのノズルでの、液状体を吐出する側に引っ張る引張力に均衡しており、前記引張力が負の値である場合に、ノズルより定常流吐出を行うことができる。 Further, in the film forming method, when the suction force is balanced with the tensile force of the nozzle of the discharge head that pulls toward the liquid discharge side, and the tensile force is a negative value, A steady flow can be discharged from the nozzle.

以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の成膜装置の一例を示す図であり、図１において符号３０は成膜装置である。この成膜装置３０は、液滴吐出装置としての構成を有したもので、ベース３１、基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３、吐出ヘッド３４、液供給手段３５、制御装置４０等を有してなるものである。ベース３１は、その上に前記基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３を設置したものである。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a view showing an example of a film forming apparatus according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 30 denotes a film forming apparatus. The film forming apparatus 30 has a configuration as a droplet discharge apparatus, and includes a base 31, a substrate moving unit 32, a head moving unit 33, a discharge head 34, a liquid supply unit 35, a control device 40, and the like. It will be. The base 31 has the substrate moving means 32 and the head moving means 33 installed thereon.

基板移動手段３２は、ベース３１上に設けられたもので、Ｙ軸方向に沿って配置されたガイドレール３６を有したものである。この基板移動手段３２は、例えばリニアモータ（図示せず）により、スライダ３７をガイドレール３６に沿って移動させるよう構成されたものである。
スライダ３７上にはステージ３９が固定されている。よって、基板移動手段３２がステージ３９の移動軸となる。このステージ３９は、基板（基体）Ｓを位置決めし保持するためのものである。すなわち、このステージ３９は、公知の吸着保持手段（図示せず）を有し、この吸着保持手段を作動させることにより、基板Ｓをステージ３９の上に吸着保持するようになっている。基板Ｓは、例えばステージ３９の位置決めピン（図示せず）により、ステージ３９上の所定位置に正確に位置決めされ、保持されるようになっている。 The substrate moving means 32 is provided on the base 31 and has guide rails 36 arranged along the Y-axis direction. The substrate moving means 32 is configured to move the slider 37 along the guide rail 36 by, for example, a linear motor (not shown).
A stage 39 is fixed on the slider 37. Therefore, the substrate moving means 32 becomes the moving axis of the stage 39. This stage 39 is for positioning and holding the substrate (base) S. That is, this stage 39 has a known suction holding means (not shown), and the suction holding means is operated to hold the substrate S on the stage 39 by suction. The substrate S is accurately positioned and held at a predetermined position on the stage 39 by a positioning pin (not shown) of the stage 39, for example.

ステージ３９上の基板Ｓに対し、その両側、すなわち後述する吐出ヘッド３４の移動方向（Ｘ軸方向）での両側には、吐出ヘッド３４にフラッシングを行わせるためのフラッシングエリアＦ、Ｆが設けられている。これらフラッシングエリアＦ、Ｆには、吐出ヘッド３４からのフラッシングによる液滴を受ける容器５０が設けられている。容器５０は、前記ステージ３９の移動方向（Ｙ軸方向）に沿って長く形成された直方体状のもので、内部にスポンジ等の液滴を吸収する部材（図示せず）を収容したものである。 Flushing areas F and F for causing the ejection head 34 to perform flushing are provided on both sides of the substrate S on the stage 39, that is, on both sides in the movement direction (X-axis direction) of the ejection head 34 described later. ing. In these flushing areas F and F, a container 50 for receiving droplets from the ejection head 34 by flushing is provided. The container 50 is a rectangular parallelepiped that is long along the moving direction (Y-axis direction) of the stage 39, and contains therein a member (not shown) that absorbs liquid droplets such as sponge. .

ヘッド移動手段３３は、ベース３１の後部側に立てられた一対の架台３３ａ、３３ａと、これら架台３３ａ、３３ａ上に設けられた走行路３３ｂとを備えてなるもので、該走行路３３ｂをＸ軸方向、すなわち前記の基板移動手段３２のＹ軸方向と直交する方向に沿って配置したものである。走行路３３ｂは、架台３３ａ、３３ａ間に渡された保持板３３ｃと、この保持板３３ｃ上に設けられた一対のガイドレール３３ｄ、３３ｄとを有して形成されたもので、ガイドレール３３ｄ、３３ｄの長さ方向に吐出ヘッド３４を搭載するキャリッジ４２を移動可能に保持したものである。キャリッジ４２は、リニアモータ（図示せず）等の作動によってガイドレール３３ｄ、３３ｄ上を走行し、これにより吐出ヘッド３４をＸ軸方向に移動させるよう構成されたものである。ここで、このキャリッジ４２は、ガイドレール３３ｄ、３３ｄの長さ方向、すなわちＸ軸方向に例えば１μｍ単位で移動が可能になっており、このような移動は後述する制御装置４０によって制御されるようになっている。 The head moving means 33 includes a pair of mounts 33a and 33a standing on the rear side of the base 31, and a travel path 33b provided on the mounts 33a and 33a. It is arranged along the axial direction, that is, the direction orthogonal to the Y-axis direction of the substrate moving means 32. The travel path 33b is formed by having a holding plate 33c passed between the gantry 33a and 33a and a pair of guide rails 33d and 33d provided on the holding plate 33c. A carriage 42 on which the ejection head 34 is mounted is movably held in the length direction 33d. The carriage 42 is configured to travel on the guide rails 33d and 33d by the operation of a linear motor (not shown) or the like, thereby moving the ejection head 34 in the X-axis direction. Here, the carriage 42 can move in the length direction of the guide rails 33d, 33d, that is, in the X-axis direction, for example, in units of 1 μm, and such movement is controlled by the control device 40 described later. It has become.

吐出ヘッド３４は、前記キャリッジ４２に取付部４３を介して回動可能に取り付けられたものである。取付部４３にはモータ４４が設けられており、吐出ヘッド３４はその支持軸（図示せず）がモータ４４に連結している。このような構成のもとに、吐出ヘッド３４はその周方向に回動可能となっている。また、モータ４４も前記制御装置４０に接続されており、これによって吐出ヘッド３４はその周方向への回動も、制御装置４０によって制御されるようになっている。 The discharge head 34 is rotatably attached to the carriage 42 via an attachment portion 43. The mounting portion 43 is provided with a motor 44, and the discharge head 34 has a support shaft (not shown) connected to the motor 44. Based on such a configuration, the ejection head 34 is rotatable in the circumferential direction. Further, the motor 44 is also connected to the control device 40, whereby the rotation of the discharge head 34 in the circumferential direction is controlled by the control device 40.

ここで、吐出ヘッド３４は、図２（ａ）に示すように例えばステンレス製のノズルプレート１２と振動板１３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１４を介して接合したものである。ノズルプレート１２と振動板１３との間には、仕切部材１４によって複数の空間１５と液溜まり１６とが形成されている。各空間１５と液溜まり１６の内部は液状体で満たされており、各空間１５と液溜まり１６とは供給口１７を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート１２には、空間１５から液状体を噴射するためのノズル孔１８が縦横に整列させられた状態で複数形成されている。一方、振動板１３には、液溜まり１６に液状体を供給するための孔１９が形成されている。 Here, as shown in FIG. 2A, the ejection head 34 includes a nozzle plate 12 made of, for example, stainless steel and a vibration plate 13, and both are joined via a partition member (reservoir plate) 14. A plurality of spaces 15 and a liquid reservoir 16 are formed between the nozzle plate 12 and the diaphragm 13 by the partition member 14. Each space 15 and the liquid reservoir 16 are filled with a liquid material, and each space 15 and the liquid reservoir 16 communicate with each other via a supply port 17. The nozzle plate 12 is formed with a plurality of nozzle holes 18 for injecting the liquid material from the space 15 in a state of being aligned vertically and horizontally. On the other hand, a hole 19 for supplying a liquid material to the liquid reservoir 16 is formed in the diaphragm 13.

また、振動板１３の空間１５に対向する面と反対側の面上には、図２（ｂ）に示すように圧電素子（ピエゾ素子）２０が接合されている。この圧電素子２０は、一対の電極２１を有し、これら電極２１、２１間に通電されると外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子２０が接合されている振動板１３は、圧電素子２０と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間１５の容積が増大するようになっている。したがって、増大した容積分に相当する液状体が、液溜まり１６から供給口１７を介して空間１５内に流入する。また、このような状態から圧電素子２０への通電を解除すると、圧電素子２０と振動板１３はともに元の形状に戻る。したがって、空間１５も元の容積に戻ることから、空間１５内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル孔１８から基板に向けて液状体の液滴２２が吐出される。なお、このノズル孔１８からの液滴２２の吐出の機構については、後で詳しく説明する。 Further, a piezoelectric element (piezo element) 20 is joined to the surface of the diaphragm 13 opposite to the surface facing the space 15 as shown in FIG. The piezoelectric element 20 has a pair of electrodes 21 and is configured to bend and project outward when energized between the electrodes 21 and 21. The diaphragm 13 to which the piezoelectric element 20 is bonded in such a configuration is bent integrally with the piezoelectric element 20 at the same time so that the volume of the space 15 is increased. It is going to increase. Therefore, the liquid corresponding to the increased volume flows into the space 15 from the liquid reservoir 16 through the supply port 17. Further, when energization to the piezoelectric element 20 is released from such a state, both the piezoelectric element 20 and the diaphragm 13 return to their original shapes. Therefore, since the space 15 also returns to its original volume, the pressure of the liquid material inside the space 15 rises, and the liquid droplet 22 is ejected from the nozzle hole 18 toward the substrate. The mechanism for discharging the droplet 22 from the nozzle hole 18 will be described in detail later.

このような構成からなる吐出ヘッド３４は、その底面形状が略矩形状のもので、ノズル１８を例えば縦×横が２×１８０となるように整列配置させたものである。ここで、図１では吐出ヘッド３４を一つしか示していないが、本発明の液滴吐出装置はこれに限定されることなく、吐出ヘッド３４を複数備えていてもよく、例えば１２台の吐出ヘッド３４を並列した状態に備えるようにしてもよい。
また、吐出ヘッド３４としては、前記の圧電素子２０を用いたピエゾジェットタイプ以外にも、例えばエネルギー発生素子として電気熱変換体を用いる方式などを採用することができる。 The discharge head 34 having such a configuration has a substantially rectangular bottom surface, and the nozzles 18 are aligned and arranged so that, for example, length × width is 2 × 180. Here, only one ejection head 34 is shown in FIG. 1, but the droplet ejection apparatus of the present invention is not limited to this, and may include a plurality of ejection heads 34, for example, 12 ejection heads. The heads 34 may be provided in a parallel state.
In addition to the piezo jet type using the piezoelectric element 20, for example, a system using an electrothermal converter as an energy generating element can be employed as the ejection head 34.

また、前記吐出ヘッド３４と、ベース３１、基板移動手段３２、ヘッド移動手段３３とは、図１中二点鎖線で示す第１のチャンバー４１内に設けられている。この第１のチャンバー４１は、外部と遮断されたことによって内部を閉空間とするもので、配管５１を介して真空ポンプ等からなる第１の圧力制御装置（制御手段）５２を接続し、これによって第１のチャンバー４１内の圧力、すなわち前記吐出ヘッド３４の環境圧力を制御できるようにしたものである。なお、この第１のチャンバー４１には扉が気密に備えられており、内部への出入りができるようになっている。 Further, the ejection head 34, the base 31, the substrate moving means 32, and the head moving means 33 are provided in a first chamber 41 indicated by a two-dot chain line in FIG. The first chamber 41 is a closed space by being cut off from the outside, and is connected to a first pressure control device (control means) 52 including a vacuum pump or the like via a pipe 51. Thus, the pressure in the first chamber 41, that is, the environmental pressure of the ejection head 34 can be controlled. The first chamber 41 is provided with a door in an airtight manner so that the door can enter and exit.

液供給手段３５は、前記吐出ヘッド３４に接続して第１のチャンバー４１から引き出された液供給チューブ４６と、この液供給チューブ４６に接続したタンク４５とを有したものである。タンク４５は、前記吐出ヘッド３４に供給する液状体をその内部に貯留したもので、上部が開口されたことにより、タンク内部をタンク外部に開放したものである。このタンク４５には、内部に、液状体の液面レベルを検知する公知の液面センサ（図示せず）が備えられている。この液面センサは、後述する制御装置４０と電気的に接続されており、検知した液状体の液面レベルを、電気信号で制御装置４０に送信するようになっている。また、タンク４５は、図１中二点鎖線で示す第２のチャンバー５３内に設けられている。 The liquid supply means 35 has a liquid supply tube 46 connected to the discharge head 34 and drawn out from the first chamber 41, and a tank 45 connected to the liquid supply tube 46. The tank 45 stores the liquid material supplied to the discharge head 34 therein, and opens the inside of the tank to the outside of the tank by opening the upper part. The tank 45 is provided with a known liquid level sensor (not shown) that detects the liquid level of the liquid. The liquid level sensor is electrically connected to a control device 40, which will be described later, and transmits the detected liquid level of the liquid material to the control device 40 using an electrical signal. Moreover, the tank 45 is provided in the 2nd chamber 53 shown with the dashed-two dotted line in FIG.

この第２のチャンバー５３は、前記第１のチャンバー４１と同様、外部と遮断されたことによって内部を閉空間とするもので、配管５４を介して真空ポンプ等からなる第２の圧力制御装置（制御手段）５５を接続し、これによって第２のチャンバー５３内の圧力、すなわち前記タンク４５の環境圧力を制御できるようにしたものである。なお、この第２のチャンバー５３には窓が気密に設けられており、内部での各種操作が可能になっている。
ここで、第２の圧力制御装置５５と前記の第１の圧力制御装置５２とは、ともに後述する制御装置４０と電気的に接続されている。 Like the first chamber 41, the second chamber 53 is closed to the inside by being shut off from the outside, and a second pressure control device (such as a vacuum pump) via a pipe 54 ( Control means) 55 is connected to thereby control the pressure in the second chamber 53, that is, the environmental pressure in the tank 45. The second chamber 53 is provided with an airtight window so that various operations can be performed inside.
Here, the second pressure control device 55 and the first pressure control device 52 are both electrically connected to the control device 40 described later.

制御装置４０は、装置全体の制御を行うマイクロプロセッサ等のＣＰＵや、各種信号の入出力機能を有するコンピュータなどによって構成されたもので、吐出ヘッド３４による吐出動作、及び基板移動手段３２による移動動作を制御するものとなっている。また、前述したように第１の容器５０の位置、具体的にはＹ軸に平行となる両方の側縁のＸ座標を記憶するとともに、吐出ヘッド３４の位置情報、すなわち吐出ヘッド３４のガイドレール３３ｄ、３３ｄ上での位置（Ｘ座標）とそのときの各ノズルの位置（Ｘ座標）とを検知して記憶するようになっている。 The control device 40 is configured by a CPU such as a microprocessor that controls the entire device, a computer having an input / output function for various signals, and the like. The discharge operation by the discharge head 34 and the movement operation by the substrate moving means 32 are performed. It is intended to control. Further, as described above, the position of the first container 50, specifically, the X coordinates of both side edges parallel to the Y axis are stored, and the positional information of the ejection head 34, that is, the guide rail of the ejection head 34 is stored. The position (X coordinate) on 33d and 33d and the position (X coordinate) of each nozzle at that time are detected and stored.

さらに、この制御装置４０には、前述したようにタンク４５の液面センサと、第１の圧力制御装置５２及び第２の圧力制御装置５５とが接続されている。そして、この制御装置４０は、液面センサによって検知された液面レベルの変化、すなわち、使用に伴って液状体の量が減ることによる液面レベル低下に対し、その影響を相殺するように、第１のチャンバー４１内の圧力、さらには第２のチャンバー５３内の圧力を、それぞれ独立して制御するようになっている。 Further, as described above, the liquid level sensor of the tank 45 and the first pressure control device 52 and the second pressure control device 55 are connected to the control device 40. And this control device 40 so that the influence of the change in the liquid level detected by the liquid level sensor, that is, the decrease in the liquid level due to the decrease in the amount of the liquid material with use, may be offset. The pressure in the first chamber 41 and further the pressure in the second chamber 53 are independently controlled.

ここで、前述した吐出ヘッド３４のノズル孔１８からの、液滴２２の吐出の機構について説明する。
図３（ａ）に示すように吐出ヘッド３４とタンク４５との間では、吐出ヘッド３４のヘッド面（ノズル孔１８）のレベルとタンク４５中の液状体の液面レベルとの間の差により、水頭圧差Ｐｇが生じている。そして、前述したように吐出ヘッド３４もタンク４５も大気圧下にある場合には、前記の水頭圧差Ｐｇが、ノズル孔（ノズル）１８での、液状体を吐出する方向に引っ張る引張力にほぼ均衡するように設定されている。 Here, a mechanism for discharging the droplet 22 from the nozzle hole 18 of the discharge head 34 described above will be described.
As shown in FIG. 3A, between the discharge head 34 and the tank 45, the difference between the level of the head surface (nozzle hole 18) of the discharge head 34 and the liquid level of the liquid in the tank 45 is caused. The water head pressure difference Pg is generated. As described above, when both the discharge head 34 and the tank 45 are under atmospheric pressure, the water head pressure difference Pg is almost equal to the tensile force that pulls in the nozzle hole (nozzle) 18 in the direction of discharging the liquid material. It is set to balance.

すなわち、図３（ｂ）に示すようにノズル孔１８においては、空間１５内の液状体を吐出する方向に引っ張る引張力Ｐｎと、液状体を吐出する方向と反対の側に吸引する吸引力Ｐａとがほぼ釣り合うことにより、液状体のメニスカスＭがノズル孔１８内に留まった状態となっている。なお、前記引張力Ｐｎは、ノズル孔１８において毛細管現象を引き起こし、結果として液状体を吐出する方向に引っ張るように作用する力からなると考えられる。そして、前述したように圧電素子２０に吐出電圧が印加され、さらにこの印加が解除されることにより、振動板１３の伸縮によって液状体をノズル孔１８から押し出す方向、すなわち液状体を吐出する方向に引っ張る力が付加されると、前記のＰｎ＝Ｐａの均衡がくずれ、ノズル孔１８から液滴が吐出されるようになっている。 That is, as shown in FIG. 3B, in the nozzle hole 18, the tensile force Pn that pulls in the direction of discharging the liquid material in the space 15 and the suction force Pa that sucks in the direction opposite to the direction of discharging the liquid material. Are substantially balanced, so that the liquid meniscus M remains in the nozzle hole 18. The tensile force Pn is considered to be a force that causes a capillary phenomenon in the nozzle hole 18 and consequently pulls in the direction of discharging the liquid material. Then, as described above, the discharge voltage is applied to the piezoelectric element 20, and further, the application is canceled, so that the liquid material is pushed out from the nozzle hole 18 by the expansion and contraction of the diaphragm 13, that is, the liquid material is discharged. When a pulling force is applied, the balance of Pn = Pa is lost, and droplets are ejected from the nozzle holes 18.

ここで、前記の吸引力Ｐａは、前述したように吐出ヘッド３４もタンク４５も大気圧下にある場合、水頭圧差Ｐｇにほぼ等しくなる。しかしながら、従来では液状体の使用によってこの水頭圧差Ｐｇが変化することから、前記のＰｎ＝Ｐｇ（＝Ｐａ）の関係がくずれ、吐出量の変動を生じていた。
そこで、本実施形態では、吐出ヘッド３４の環境圧力、さらにはタンク４５内の環境圧力を制御することにより、前記の水頭圧差Ｐｇの変化量を相殺し、Ｐｎ＝Ｐａ（＝Ｐｇ）の関係を保持するようにしている。 Here, when the discharge head 34 and the tank 45 are under atmospheric pressure as described above, the suction force Pa is substantially equal to the water head pressure difference Pg. However, conventionally, since the hydraulic head pressure difference Pg changes due to the use of a liquid material, the relationship of Pn = Pg (= Pa) is broken, resulting in fluctuations in the discharge amount.
Therefore, in the present embodiment, by controlling the environmental pressure of the discharge head 34 and further the environmental pressure in the tank 45, the amount of change in the water head pressure difference Pg is offset, and the relationship of Pn = Pa (= Pg) is established. I try to keep it.

すなわち、吐出ヘッド３４の環境圧力をＰｈ、タンク４５内の環境圧力をＰｐとすると、前記Ｐａは、Ｐｇ−（Ｐｐ−Ｐｈ）に等しくなる。なお、Ｐｐ、Ｐｈがいずれも大気圧である場合には、（Ｐｐ−Ｐｈ）＝０となることから、前述したようにＰｎ＝Ｐａとなるのである。
前記水頭圧差の変化ΔＰｇは、前記液面センサによって検知された液面レベルの変化から、制御装置４０において算出され、記憶される。したがって、ノズル孔１８において、Ｐｎ＝Ｐａ（＝Ｐｇ）の関係を保持するためには、Ｐｎ＝Ｐａ＝Ｐｇ＋ΔＰｇ−（Ｐｐ−Ｐｈ）（ただし、この式でのＰｇは、吐出を行わない初期における水頭圧差を表すものとする。）において、ΔＰｇ＝（Ｐｐ−Ｐｈ）となるように、吐出ヘッド３４の環境圧力、さらにはタンク４５内の環境圧力を制御すればよい。 That is, assuming that the environmental pressure of the discharge head 34 is Ph and the environmental pressure in the tank 45 is Pp, the Pa is equal to Pg− (Pp−Ph). When both Pp and Ph are atmospheric pressures, (Pp−Ph) = 0, so that Pn = Pa as described above.
The change ΔPg in the water head pressure difference is calculated and stored in the control device 40 from the change in the liquid level detected by the liquid level sensor. Therefore, in order to maintain the relationship of Pn = Pa (= Pg) in the nozzle hole 18, Pn = Pa = Pg + ΔPg− (Pp−Ph) (However, Pg in this equation is an initial value when no discharge is performed. In this case, the environmental pressure of the discharge head 34 and the environmental pressure in the tank 45 may be controlled so that ΔPg = (Pp−Ph).

よって、制御装置４０は、例えば決められた単位時間毎に液面センサから液面レベルの変化によるΔＰｇを算出し、（Ｐｐ−Ｐｈ）がこのΔＰｇにほぼ一致するように、第１の圧力制御装置５２と第２の圧力制御装置５５とをそれぞれ制御することにより、前記したＰｎ＝Ｐａの関係を保持し、これによってノズル孔１８からの吐出量の変動を抑えることができる。 Therefore, for example, the control device 40 calculates ΔPg due to the change in the liquid level from the liquid level sensor every predetermined unit time, and the first pressure control so that (Pp−Ph) substantially matches this ΔPg. By controlling each of the device 52 and the second pressure control device 55, the above-described relationship of Pn = Pa can be maintained, whereby the variation in the discharge amount from the nozzle hole 18 can be suppressed.

なお、前記式においては説明を簡略化するため、全て等号（＝）を用いた等式で示しているが、実際の制御にあたっては、測定誤差、測定や制御の時間的遅れなどによって厳密な制御を行うのは困難である。したがって、前記の吸引力Ｐａが、Ｐｎに対する許容範囲、すなわち、吐出にほとんど影響が生じない所定の圧力範囲内となるように、前記第１の圧力制御装置５２による吐出ヘッド３４の環境圧力（Ｐｈ）、第２の圧力制御装置５５によるタンク４５内の環境圧力（Ｐｐ）をそれぞれ制御し、（Ｐｐ−Ｐｈ）についての制御を行うものとする。 In order to simplify the explanation in the above formulas, all are shown by equal equations using equal signs (=). However, in actual control, there are strict accuracy due to measurement error, time delay of measurement and control, and the like. It is difficult to control. Therefore, the environmental pressure (Ph) of the discharge head 34 by the first pressure control device 52 is set so that the suction force Pa is within a permissible range for Pn, that is, a predetermined pressure range that hardly affects discharge. ), The environmental pressure (Pp) in the tank 45 is controlled by the second pressure control device 55, and control of (Pp-Ph) is performed.

また、前記の吸引力Ｐａは、引張力Ｐｎに均衡し、この引張力Ｐｎと反対の方向に働く力となっている。したがって、これらの力をベクトルとし、前記引張力Ｐｎを正と値とすると、吸引力Ｐａは負の値をとることになる。そして、このように引張力Ｐｎが正と値となるように吸引力Ｐａを負の値に制御することにより、成膜装置３０はオンデマンドで液滴吐出を行う、液滴吐出装置として機能するようになる。 The suction force Pa is balanced with the tensile force Pn and is a force that works in the direction opposite to the tensile force Pn. Therefore, when these forces are used as vectors and the tensile force Pn is a positive value, the attractive force Pa is a negative value. Then, by controlling the suction force Pa to a negative value so that the tensile force Pn becomes a positive value in this way, the film forming apparatus 30 functions as a droplet discharge device that discharges droplets on demand. It becomes like this.

また、特に引張力Ｐｎが負と値となるように吸引力Ｐａを正の値に制御することにより、成膜装置３０はノズル孔１８より定常流吐出を行うものとなる。したがって、例えば成膜のための吐出に先立ってフラッシングを行うような場合に、このような定常流吐出を行うことで処理時間の短縮化を図ることができる。フラッシングは、特に吐出する液状体中の溶媒又は分散媒の揮発性が高い場合などに、液状体の吐出が連続的になされないノズルでは、その開口に滞留する液状が溶媒（分散媒）の揮発によって粘度上昇を起こし、甚だしい場合には液状体が固化したり、ここに塵埃が付着したり、さらには気泡の混入などによりノズル開口に目詰まりを発生し、吐出不良を起こすといった不都合に対処するためのものである。したがって、このようなフラッシングを行う場合、オンデマンドで吐出する必要はなく、むしろ定常流吐出を行った方が時間的に有利になるのである。 In addition, by controlling the suction force Pa to a positive value so that the tensile force Pn becomes a negative value, the film forming apparatus 30 performs a steady flow discharge from the nozzle hole 18. Therefore, for example, when flushing is performed prior to ejection for film formation, the processing time can be shortened by performing such steady flow ejection. In the case of a nozzle that does not continuously discharge the liquid material, particularly when the solvent or dispersion medium in the discharged liquid material is highly volatile, the flushing is caused by the liquid remaining in the opening of the solvent (dispersion medium) being volatilized. This causes the viscosity to rise, and in severe cases, the liquid is solidified, dust adheres to it, and the nozzle opening is clogged due to air bubbles etc. Is for. Therefore, when performing such flushing, it is not necessary to discharge on demand, but rather it is advantageous in terms of time to perform steady flow discharge.

また、（Ｐｐ−Ｐｈ）についての制御を行うべく、第２の圧力制御装置５５によるタンク４５内の環境圧力（Ｐｐ）を制御する場合に、特にＰｐを負圧にすれば、吐出ヘッド３４からの吐出を行いつつ、タンク４５内に貯留した液状体中の気泡を除去することもできる。したがって、前述したフラッシングの負担を軽減することができ、また気泡の混入に起因する吐出不良を防止することができる。 Further, when the environmental pressure (Pp) in the tank 45 is controlled by the second pressure control device 55 so as to control (Pp−Ph), the discharge head 34 can be controlled particularly when Pp is set to a negative pressure. The bubbles in the liquid material stored in the tank 45 can also be removed while discharging the liquid. Therefore, the above-described flushing burden can be reduced, and ejection failure due to the mixing of bubbles can be prevented.

次に、このような構成からなる成膜装置３０を用いた成膜方法について説明する。
まず、基板（基体）Ｓをステージ３９上の所定位置にセットする。ここで、基板Ｓとしては、各種の機能性膜を形成するための下地となるもので、膜の種類に応じてガラスやシリコン等の各種の基板が採用される。また、このような基板の上に、ＴＦＴや配線、絶縁層など各種の構成要素を形成したものも、使用可能である。このような基板やその上に各種の構成要素を形成したものを含めて、本発明ではこれらを基体と称している。 Next, a film forming method using the film forming apparatus 30 having such a configuration will be described.
First, the substrate (base body) S is set at a predetermined position on the stage 39. Here, the substrate S serves as a base for forming various functional films, and various substrates such as glass and silicon are employed depending on the type of the film. Moreover, what formed various components, such as TFT, wiring, and an insulating layer, on such a board | substrate can be used. In the present invention, including such a substrate and those on which various components are formed, these are referred to as a substrate.

次に、吐出ヘッド３４から膜形成材料となる液状体を基板Ｓ上に吐出するのに先立ち、必要に応じ、容器５０に向けてフラッシングを行う。このフラッシングにあたっては、前述したように特に吸引力Ｐａが正の値となるように制御装置４０によって第１の圧力制御装置５２、第２の圧力制御装置５３を制御し、ノズル孔１８より定常流吐出を行わせるのが好ましい。ただし、吸引力Ｐａが負の値となるように制御し、オンデマンドでの液滴吐出で行ってもよいのはもちろんである。 Next, prior to discharging the liquid material as the film forming material from the discharge head 34 onto the substrate S, flushing is performed toward the container 50 as necessary. In this flushing, as described above, the first pressure control device 52 and the second pressure control device 53 are controlled by the control device 40 so that the suction force Pa becomes a positive value, and the steady flow from the nozzle hole 18. It is preferable to perform discharge. However, it is needless to say that the suction force Pa may be controlled to be a negative value, and droplet discharge may be performed on demand.

このようにしてフラッシングを行い、吐出ヘッド３４の全てのノズルについて、良好な吐出が行えるようにしたら、基板Ｓに対して膜形成のための吐出を行う。この吐出では、吸引力Ｐａが負の値となるように制御し、オンデマンドで液滴吐出を行う。すなわち、制御装置４０によって第１の圧力制御装置５２、第２の圧力制御装置５３を制御し、これによってタンク４５内の環境圧力（Ｐｐ）と吐出ヘッド３４の環境圧力（Ｐｈ）との差（Ｐｐ−Ｐｈ）を制御する。つまり、前述したようにこの（Ｐｐ−Ｐｈ）が、液面センサで検知された液面レベルの変化によるΔＰｇにほぼ一致するように制御する。 When flushing is performed in this way and satisfactory ejection can be performed for all nozzles of the ejection head 34, ejection for forming a film on the substrate S is performed. In this discharge, the suction force Pa is controlled to be a negative value, and droplet discharge is performed on demand. That is, the control device 40 controls the first pressure control device 52 and the second pressure control device 53, and thereby the difference between the environmental pressure (Pp) in the tank 45 and the environmental pressure (Ph) of the discharge head 34 ( Pp-Ph) is controlled. That is, as described above, this (Pp−Ph) is controlled so as to substantially coincide with ΔPg due to the change in the liquid level detected by the liquid level sensor.

このように、吐出ヘッド３４の環境圧力（Ｐｈ）とタンク４５内の環境圧力（Ｐｐ）とを制御しつつ、吐出を行うことにより、特に吐出が進み、液状体が使用されることでタンク４５内の液状体の液面レベルが下がり、水頭圧差Ｐｇが変化しても、その変化量ΔＰｇを（Ｐｐ−Ｐｈ）の制御によって相殺することができる。したがって、ノズル孔１８での前記吸引力Ｐａを所定の圧力範囲内、すなわち前記引張力Ｐｎにほぼ均衡する範囲の圧力範囲内にすることができるので、ノズル孔１８からの吐出量の変動を十分に抑えることができる。よって、得られる膜については、そのパターンや膜厚についての精度を十分に高めることができる。 In this manner, by performing discharge while controlling the environmental pressure (Ph) of the discharge head 34 and the environmental pressure (Pp) in the tank 45, the discharge proceeds particularly, and the tank 45 is obtained by using the liquid material. Even if the liquid level of the liquid in the inside decreases and the water head pressure difference Pg changes, the change ΔPg can be canceled by the control of (Pp−Ph). Therefore, the suction force Pa at the nozzle hole 18 can be set within a predetermined pressure range, that is, within a pressure range that is substantially balanced with the tensile force Pn. Can be suppressed. Therefore, the accuracy of the pattern and film thickness of the obtained film can be sufficiently increased.

また、特に前記実施形態では、第１の圧力制御装置５２と第２の圧力制御装置５３とをそれぞれ独立して同時に制御し、これによってタンク４５内の環境圧力（Ｐｐ）と吐出ヘッド３４の環境圧力（Ｐｈ）との差（Ｐｐ−Ｐｈ）を制御するようにしているので、特に水頭圧差Ｐｇの変化が速く大きい場合にも、これに良好に追従するようその制御を行うことができる。
なお、水頭圧差Ｐｇの変化が遅く小さい場合などでは、第１の圧力制御装置５２と第２の圧力制御装置５３とを共に制御することなく、第１の圧力制御装置５２のみを制御することで、前記の（Ｐｐ−Ｐｈ）を制御するようにしてもよい。 In the embodiment, in particular, the first pressure control device 52 and the second pressure control device 53 are independently and simultaneously controlled, whereby the environmental pressure (Pp) in the tank 45 and the environment of the discharge head 34 are controlled. Since the difference (Pp−Ph) from the pressure (Ph) is controlled, the control can be performed so as to follow this well even when the change in the hydraulic head pressure difference Pg is fast and large.
In the case where the change in the water head pressure difference Pg is slow and small, the first pressure control device 52 is controlled without controlling both the first pressure control device 52 and the second pressure control device 53. , (Pp−Ph) may be controlled.

また、成膜時には、吐出ヘッド３４はヘッド移動手段３３によって水平移動させられる。その際、吐出ヘッド３４内の液状体には、図３（ａ）に示すようにこれをノズル孔１８から押し出す方向の力（液状体を吐出する方向に引っ張る力）Ｐｍが与えられる。すなわち、前記の式Ｐｎ＝Ｐａ＝Ｐｇ＋ΔＰｇ−（Ｐｐ−Ｐｈ）は、前記Ｐｍまでも考慮すると、Ｐｎ＝Ｐａ＝Ｐｇ＋ΔＰｇ−（Ｐｐ−Ｐｈ）−Ｐｍとなる。したがって、特に吐出ヘッド３４の移動による力Ｐｍを考慮した場合には、吸引力Ｐａ（＝Ｐｇ＋ΔＰｇ−（Ｐｐ−Ｐｈ）−Ｐｍ）について、ΔＰｇ−Ｐｍ＝（Ｐｐ−Ｐｈ）となるように、吐出ヘッド３４の環境圧力、さらにはタンク４５内の環境圧力を制御すればよい。
なお、このＰｍについては、吐出ヘッド３４の移動速度や移動量などによって決まるので、予め実験や計算、さらにはこれらに基づくシミュレーションによって求めておき、制御装置４０に記憶させておく。 Further, during film formation, the ejection head 34 is moved horizontally by the head moving means 33. At that time, as shown in FIG. 3A, the liquid material in the discharge head 34 is given a force Pm in a direction of pushing the liquid material from the nozzle hole 18 (a force for pulling the liquid material in the discharge direction). That is, the above-described expression Pn = Pa = Pg + ΔPg− (Pp−Ph) becomes Pn = Pa = Pg + ΔPg− (Pp−Ph) −Pm in consideration of Pm. Accordingly, when the force Pm due to the movement of the discharge head 34 is taken into consideration, the suction force Pa (= Pg + ΔPg− (Pp−Ph) −Pm) is discharged so that ΔPg−Pm = (Pp−Ph). What is necessary is just to control the environmental pressure of the head 34, and also the environmental pressure in the tank 45.
Since Pm is determined by the moving speed and moving amount of the ejection head 34, it is obtained in advance by experiments, calculations, and simulations based on these, and is stored in the control device 40.

前記実施形態では、吐出ヘッド３４はヘッド移動手段３３によって水平にしか移動しないようになっているが、鉛直方向にも移動できるように構成してもよい。その場合、鉛直方向への移動に伴って前記水頭圧差Ｐｇの変化（ΔＰｇ）が大きくなるが、本発明によれば、このようなＰｇの変化にも良好に対応し、吐出量の変動を防止して精度の高い成膜を行うことができる。 In the above-described embodiment, the ejection head 34 is moved only horizontally by the head moving means 33, but may be configured to be movable in the vertical direction. In that case, the change (ΔPg) of the hydraulic head pressure difference Pg increases with the movement in the vertical direction. However, according to the present invention, it is possible to cope with such a change in Pg and prevent fluctuations in the discharge amount. Thus, highly accurate film formation can be performed.

次に、このような成膜装置３０を用いた成膜方法を、有機ＥＬ装置の製造方法に適用した例について説明する。
図４は、前記成膜装置３０によって一部の構成要素が製造された有機ＥＬ装置の側断面図であり、まずこの有機ＥＬ装置の概略構成を説明する。
図４に示すようにこの有機ＥＬ装置３０１は、基板３１１、回路素子部３２１、画素電極３３１、バンク部３４１、発光素子３５１、陰極３６１（対向電極）、および封止基板３７１から構成された有機ＥＬ素子３０２に、フレキシブル基板（図示略）の配線および駆動ＩＣ（図示略）を接続したものである。回路素子部３２１は基板３１１上に形成され、複数の画素電極３３１が回路素子部３２１上に整列している。そして、各画素電極３３１間にはバンク部３４１が格子状に形成されており、バンク部３４１により生じた凹部開口３４４に、発光素子３５１が形成されている。陰極３６１は、バンク部３４１および発光素子３５１の上部全面に形成され、陰極３６１の上には封止用基板３７１が積層されている。 Next, an example in which such a film forming method using the film forming apparatus 30 is applied to a method for manufacturing an organic EL device will be described.
FIG. 4 is a side sectional view of an organic EL device in which some components are manufactured by the film forming apparatus 30. First, a schematic configuration of the organic EL device will be described.
As shown in FIG. 4, the organic EL device 301 includes an organic substrate composed of a substrate 311, a circuit element portion 321, a pixel electrode 331, a bank portion 341, a light emitting element 351, a cathode 361 (counter electrode), and a sealing substrate 371. A wiring of a flexible substrate (not shown) and a driving IC (not shown) are connected to the EL element 302. The circuit element portion 321 is formed on the substrate 311, and a plurality of pixel electrodes 331 are aligned on the circuit element portion 321. Bank portions 341 are formed in a lattice shape between the pixel electrodes 331, and light emitting elements 351 are formed in the recess openings 344 generated by the bank portions 341. The cathode 361 is formed on the entire upper surface of the bank portion 341 and the light emitting element 351, and a sealing substrate 371 is laminated on the cathode 361.

有機ＥＬ素子を含む有機ＥＬ装置３０１の製造プロセスは、バンク部３４１を形成するバンク部形成工程と、発光素子３５１を適切に形成するためのプラズマ処理工程と、発光素子３５１を形成する発光素子形成工程と、陰極３６１を形成する対向電極形成工程と、封止用基板３７１を陰極３６１上に積層して封止する封止工程とを備えている。 The manufacturing process of the organic EL device 301 including the organic EL element includes a bank part forming step for forming the bank part 341, a plasma processing step for appropriately forming the light emitting element 351, and a light emitting element formation for forming the light emitting element 351. A process, a counter electrode forming process for forming the cathode 361, and a sealing process for stacking and sealing the sealing substrate 371 on the cathode 361.

発光素子形成工程は、凹部開口３４４、すなわち画素電極３３１上に正孔注入層３５２および発光層３５３を形成することにより発光素子３５１を形成するもので、正孔注入層形成工程と発光層形成工程とを具備している。そして、正孔注入層形成工程は、正孔注入層３５２を形成するための第１組成物（液状材料）を各画素電極３３１上に吐出する第１吐出工程と、吐出された第１組成物を乾燥させて正孔注入層３５２を形成する第１乾燥工程とを有し、発光層形成工程は、発光層３５３を形成するための第２組成物（液状材料）を正孔注入層３５２の上に吐出する第２吐出工程と、吐出された第２組成物を乾燥させて発光層３５３を形成する第２乾燥工程とを有している。 The light emitting element forming step is to form the light emitting element 351 by forming the hole injection layer 352 and the light emitting layer 353 on the concave opening 344, that is, the pixel electrode 331. The hole injection layer forming step and the light emitting layer forming step It is equipped with. The hole injection layer forming step includes a first discharge step of discharging a first composition (liquid material) for forming the hole injection layer 352 onto each pixel electrode 331, and the discharged first composition. And the first drying step of forming the hole injection layer 352, and the light emitting layer forming step includes supplying a second composition (liquid material) for forming the light emitting layer 353 to the hole injection layer 352. It has the 2nd discharge process discharged above, and the 2nd drying process which forms the light emitting layer 353 by drying the discharged 2nd composition.

この発光素子形成工程において、正孔注入層形成工程における第１吐出工程と、発光層形成工程における第２吐出工程とで前記の成膜装置３０を用いている。
この有機ＥＬ装置３０１の製造においても、各膜パターンの形成の際に、第１の圧力制御装置５２と第２の圧力制御装置５３とによってタンク４５内の環境圧力（Ｐｐ）と吐出ヘッド３４の環境圧力（Ｐｈ）とを制御し、その差（Ｐｐ−Ｐｈ）を所望の圧力範囲となるように制御することにより、膜パターンとして得られる正孔注入層３５２や発光層３５３を極めて高精度に形成することができる。したがって、正孔注入層３５２や発光層３５３が高精度なパターンとなることにより、発光特性が良好な有機ＥＬ装置３０１を製造することができる。 In the light emitting element forming step, the film forming apparatus 30 is used in the first discharging step in the hole injection layer forming step and the second discharging step in the light emitting layer forming step.
Also in the manufacture of the organic EL device 301, the environmental pressure (Pp) in the tank 45 and the discharge head 34 are controlled by the first pressure control device 52 and the second pressure control device 53 when forming each film pattern. By controlling the environmental pressure (Ph) and controlling the difference (Pp-Ph) so as to be within a desired pressure range, the hole injection layer 352 and the light emitting layer 353 obtained as a film pattern can be obtained with extremely high accuracy. Can be formed. Therefore, when the hole injection layer 352 and the light emitting layer 353 have a highly accurate pattern, the organic EL device 301 having good light emission characteristics can be manufactured.

なお、このようにして製造された有機ＥＬ装置３０１は、携帯電話機やノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Data Assistance）、腕時計型電子機器などの各種電子機器の表示部として好適に用いられる。
また、本発明の膜パターン形成方法は、前記有機ＥＬ装置における正孔注入層や発光層以外にも、例えば配線パターンや液晶表示装置におけるカラーフィルタなど、各種の膜パターンの形成に適用可能である。 The organic EL device 301 manufactured in this way is suitably used as a display unit of various electronic devices such as a mobile phone, a notebook personal computer, a PDA (Personal Data Assistance), and a wristwatch type electronic device.
The film pattern forming method of the present invention can be applied to the formation of various film patterns such as a wiring pattern and a color filter in a liquid crystal display device in addition to the hole injection layer and the light emitting layer in the organic EL device. .

本発明の液滴吐出装置の概略的構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the droplet discharge apparatus of this invention. （ａ）、（ｂ）は液滴吐出ヘッドの概略構成を説明するための図である。(A), (b) is a figure for demonstrating schematic structure of a droplet discharge head. （ａ）、（ｂ）はノズル孔からの液滴の吐出機構についての説明図である。(A), (b) is explanatory drawing about the discharge mechanism of the droplet from a nozzle hole. 有機ＥＬ装置の側断面図である。It is a sectional side view of an organic EL device.

Explanation of symbols

１８…ノズル孔（ノズル）、３０…吐出装置、３４…液滴吐出ヘッド、
４０…制御装置、４１…第１のチャンバー、４５…タンク、
５２…第１の圧力制御装置（圧力制御手段）、５３…第２のチャンバー、
５５…第２の圧力制御装置（圧力制御手段）、Ｓ…基板（基体）
18 ... Nozzle hole (nozzle), 30 ... Discharge device, 34 ... Droplet discharge head,
40 ... control device, 41 ... first chamber, 45 ... tank,
52 ... 1st pressure control apparatus (pressure control means), 53 ... 2nd chamber,
55: Second pressure control device (pressure control means), S: Substrate (base)

Claims

A film forming apparatus having a nozzle, a discharge head for discharging a liquid material from the nozzle onto a substrate, and a tank for storing the liquid material to be supplied to the discharge head;
The discharge head is accommodated in a first chamber whose internal pressure can be controlled by a first pressure control device ,
The tank is housed in a second chamber whose internal pressure can be controlled by a second pressure control device,
In the tank, a liquid level sensor for detecting the liquid level of the liquid is provided,
The first pressure control device and the second pressure control device are configured to control the liquid level of the liquid material in the tank obtained by the head surface level of the discharge head and the liquid level sensor by the control device that controls them. The inside of the first chamber or the second chamber is controlled so that the head pressure difference due to the difference from the surface level is within a predetermined range, and both the inside of the first chamber and the inside of the second chamber are negative pressure. A film forming apparatus configured to be