KR100836415B1 - 패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법 - Google Patents

패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법 Download PDF

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Abstract

패턴 형성 장치에서는, 광 경화성을 갖는 패턴 형성 재료(80)가 노즐부(421)의 복수의 토출구(422)에서 토출되는 동안에, 노즐부(421) 및 광 조사부(43)가 기판(9)을 따른 이동 방향으로 노즐부(421)를 선행시키면서 기판(9)에 대해 상대적 또한 연속적으로 이동함과 함께, 마스크 이동 기구(45)가 광 조사부(43)와 기판(9) 사이에서 마스크(46)를 기판(9)으로 평행하게 이동한다. 마스크(46)에는 투과율이 불규칙하게 다른 복수의 직사각형 영역이 2차원으로 배열 설정되어 있음으로써, 기판(9) 상의 조사 영역에 있어서의 조사광의 조도 분포가 경시적으로 불규칙하게 변경된다. 이에 따라, 복수의 토출구(422)의 불균일성 등에 기인하여 기판(9) 상에 폭이 다른 리브가 혼재하여 형성되는 경우에 생기는 리브의 패턴 얼룩을 억제하는 것이 실현된다.

Description

패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법{PATTERN FORMING APPARATUS AND PATTERN FORMING METHOD}
본 발명은, 기판 상에 패턴을 형성하는 기술에 관한 것이다.
종래로부터, 플라즈마 표시 장치 등의 평면 표시 장치에 이용되는 유리 기판 상에 리브를 형성하는 여러 가지 방법이 알려져 있고, 예를 들면, 일본 공개특허공보 2002-184303호 공보에서는, 페이스트형상의 리브 형성 재료를 기판 상에 토출하는 노즐부, 및, 기판 상에 토출된 리브 형성 재료에 자외선을 조사하는 광 조사부를 기판의 주면을 따라 기판에 대해 상대적으로 이동함으로써, 기판 상에 리브를 형성하는 리브 형성 장치가 제안되어 있다.
또한, 일본 공개특허공보 평5-335223호 공보에서는, 전자빔의 조사 위치를 레지스트막 상의 필드 사이에서 이동시키면서 각 필드 내에서 주주사시켜 레지스트막 상에 복수의 동일 도형을 순차적으로 묘화할 때, 복수의 동일 도형으로 전자빔의 조사량을 랜덤하게 변동시킴으로써, 필드의 주기에서 나타나는 패턴 치수의 변동을 해소하는 방법이 개시되어 있다.
또, 유동성 재료의 연속적인 토출에 의한 패턴 형성은 아니지만, 액정 등의 표시 장치의 컬러 필터를 제조하는 방법으로서, 일본 공개특허공보 2003-279724호 공보에서는, 유리 기판에 대해 각 노즐에서 복수의 액적 중량의 액적을 랜덤하게 방출함으로써, R(적) G(녹) B(청)의 3색의 얼룩을 방지하는 방법이 개시되어 있다.
그런데, 복수의 토출구를 갖는 노즐부를 기판에 대해 상대적으로 이동함으로써, 기판 상에 복수의 리브의 패턴을 형성하는 경우, 예를 들면, 기계 가공시에 생기는 토출구의 가공 오차나, 패턴을 형성하는 유동성 재료 중의 미립자 성분의 분산 얼룩에 의한 습윤성의 변화, 토출구 부근의 약간의 오염에 의한 표면 특성의 차이, 혹은 광 조사부로부터의 광의 조도 분포(즉, 조도의 불균일한 분포) 등에 기인하여, 복수의 토출구에 각각 대응하는 복수의 리브에 있어서, 폭이 불균일해져 버린다. 실제로는, 각 리브의 폭은 주사 방향에 관해 거의 일정하게 되어 있고, 복수의 리브 사이에 있어서의 폭의 편차에 의해, 기판 상의 리브의 패턴에 얼룩(눈으로 확인하여 인식되기 쉬운 불균일성)이 발생되어 버린다.
본 발명은, 기판 상에 패턴을 형성하는 패턴 형성 장치에 적합한 것으로서, 노즐부를 이용하여 기판 상에 형성되는 패턴의 얼룩을 억제하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 패턴 형성 장치는, 복수의 토출구에서 광 경화성을 갖는 패턴 형성 재료를 기판 상에 토출하는 노즐부와, 기판 상에 토출된 패턴 형성 재료에 조사광을 조사하는 광 조사부와, 노즐부에서 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에, 노즐부 및 광 조사부를 기판을 따른 이동 방향으로 노즐부를 선행시키면서 기판에 대해 상대적 또한 연속적으로 이동함으로써, 이동 방향에 수직인 방향에 관해 같은 피치로 배열된 선형상의 복수의 패턴 요소로 구성되는 패턴을 기판 상에 형성하는 이동 기구와, 노즐부에서 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에, 기판 및 패턴 형성 재료 상의 조사광의 조사 영역의 거의 전체에 있어서, 또는, 조사 영역 중에서 이동 방향에 수직인 방향으로 배열 설정된 복수의 부분 영역에 있어서, 패턴 형성 재료 상에 있어서의 조사광의 조도, 조도 분포, 또는, 이동 방향에 있어서의 조사 범위를 불규칙하게 변경하는 조사광 변경부를 구비한다.
본 발명에 의하면, 노즐부를 이용하여 기판 상에 형성되는 패턴의 얼룩을 억제할 수 있다.
본 발명의 한 바람직한 형태에서는, 조사광 변경부가, 광 조사부와 기판의 사이의 광로 상에 배치되는 마스크의 투과율의 분포를, 노즐부에서 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에 불규칙하게 변경하는 기구이고, 보다 바람직하게는, 마스크가 기판에 평행하게 이동함으로써, 광로 상에 있어서의 마스크의 투과율의 분포가 변경된다. 이에 따라, 마스크를 이용하여 조사광의 조도 분포를 용이하게 불규칙하게 변경할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 형태에서는, 광 조사부로부터의 조사광의 기판 상에 있어서의 조사 영역이 패턴 형성 재료를 횡단하는 선형상이고, 조사광 변경부가, 노즐부에서 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에 조사 영역을 이동 방향으로 복수의 토출구에 대해 불규칙하게 미소 이동하거나, 또는, 조사 영역을 기판의 법선 방향에 평행한 회동축을 중심으로 하여 불규칙하게 미소 회동하는 기구이다. 이에 따라, 조사광의 조사 범위를 이동 방향으로 토출구에 대해 불규칙하게 변경할 수 있다.
본 발명의 한 국면에서는, 조사광 변경부가, 노즐부에서 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에 광 조사부를 기판의 법선 방향으로 불규칙하게 이동하는 기구이다. 이와 같이, 광 조사부를 노즐부에 대해 기판의 법선 방향으로 이동함으로써, 조사광의 조도를 용이하게 불규칙하게 변경할 수 있다.
본 발명의 다른 국면에서는, 조사광 변경부에 의해 불규칙하게 변경되는 조사광의 조도의 변동폭이, 조사 영역에 있어서의 공간적 또한 시간적인 조도의 평균치의 2% 이상 10% 이하이다.
본 발명은, 기판 상에 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법에도 적합하다.
상술한 목적 및 다른 목적, 특징, 양태 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하여 이하에 행하는 본 발명의 상세한 설명에 의해 명확해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 패턴 형성 장치(1)의 구성을 도시한 도면이다. 패턴 형성 장치(1)는, 플라즈마 표시 장치 등의 평면 표시 장치용의 유리 기판(이하, 「기판」이라고 한다)(9)상에 리브의 패턴을 형성하는 장치이고, 리브 패턴이 형성된 기판(9)은 다른 공정을 통해 평면 표시 장치의 조립 부품인 패널이 된다.
패턴 형성 장치(1)에서는, 기대(基臺)(11) 상에 스테이지 이동 기구(2)가 설치되고, 스테이지 이동 기구(2)에 의해 기판(9)을 수평으로 유지하는 스테이지(20)가 도 1 중에 나타내는 Y방향으로 이동 가능하게 된다. 기대(11)에는 스테이지(20)에 걸치도록 하여 프레임(12)이 고정되고, 프레임(12)에는 헤드 이동 기구(3)를 통해 헤드부(4)가 장착된다.
스테이지 이동 기구(2)는, 모터(21)에 볼 나사(22)가 접속되고, 또한, 스테이지(20)에 고정된 너트(23)가 볼 나사(22)에 장착된 구조로 되어 있다. 볼 나사(22)의 위쪽에는 가이드 레일(24)이 고정되고, 모터(21)가 회전하면, 너트(23)와 함께 스테이지(20)가 가이드 레일(24)을 따라 Y방향으로 매끄럽게 이동한다(즉, 헤드부(4)가 기판(9)에 대해 상대적으로 주주사한다).
헤드 이동 기구(3)는 프레임(12)에 지지된 모터(31), 모터(31)의 회전축에 접속된 볼 나사(32), 및, 볼 나사(32)에 장착된 너트(33)를 갖고, 모터(31)가 회전함으로써 너트(33)가 도 1 중의 X방향으로 이동한다. 너트(33)에는 헤드부(4)의 베이스(40)가 장착되고, 이에 따라, 헤드부(4)가 X방향으로 이동(부주사) 가능하게 된다. 베이스(40)는 프레임(12)에 고정된 가이드 레일(34)에 접속되고, 가이드 레일(34)에 의해 부드럽게 안내된다.
헤드부(4)는, 기판(9) 상에 유동성을 갖는 페이스트형상의 패턴 형성 재료를 토출하는 토출부(42), 및, 기판(9) 상의 패턴 형성 재료를 경화시키는 광 조사부(43)를 갖고, 토출부(42) 및 광 조사부(43)는 베이스(40)에 고정되는 승강 기구(41)의 하부에 장착된다. 패턴 형성 재료는, 자외선에 의해 경화(가교 반응)가 개시되는 광 개시제나, 바인더인 수지, 또한, 유리의 분체인 저연화점 유리 프릿을 포함하며, 절연성을 갖는다. 토출부(42)의 하면에는, X방향으로 배열된 복수의 토출구를 갖는 노즐부(421)가 착탈 가능하게 장착된다.
노즐부(421)는 공급관(441)을 통해 패턴 형성 재료를 저류(貯溜)하는 용기(442)에 접속되고, 용기(442)에는 고압의 에어를 공급하는 에어 공급부(444)가 레귤레이터(443)를 통해 접속된다. 용기(442)는 교체 가능하게 되어 있고, 패턴 형성 장치(1)에서는 용기(442) 내의 패턴 형성 재료의 잔량이 소정량 이하가 되면, 조작자에 의해 패턴 형성 재료가 충전된 다른 용기(442)로 교체할 수 있다. 후술하는 리브 패턴의 형성시에는, 레귤레이터(443)가 용기(442) 내의 에어의 압력을 대기압보다 높게 하여 용기(442) 내에 저류되는 패턴 형성 재료가 가압된다. 즉, 용기(442) 내의 에어의 압력과 대기압의 차의 압력(이하, 「에어의 차압」이라고 부른다)이 용기(442) 내의 패턴 형성 재료에 부여되고, 이에 따라, 노즐부(421)에 패턴 형성 재료가 공급되어 노즐부(421)의 토출구에서 패턴 형성 재료가 토출된다. 이와 같이, 패턴 형성 장치(1)에서는, 공급관(441), 용기(442), 레귤레이터(443) 및 에어 공급부(444)에 의해 노즐부(421)에 패턴 형성 재료를 공급하는 재료 공급부(44)(디스펜서 시스템이라고도 부른다)가 구축된다. 또한, 노즐부(421)로부터의 패턴 형성 재료의 토출이 행해지고 있지 않은 상태에서는, 에어의 차압은 0이 된다(즉, 용기(442) 내의 에어의 압력이 대기압이 되고, 재료 공급부(44)에 의한 용기(442) 내의 패턴 형성 재료의 가압이 행해지고 있지 않다).
광 조사부(43)는 다수의 광 파이버의 다발(431)(도 1에서는 1개의 굵은 선으로 나타내고 있고, 이하, 간단히 「광 파이버(431)」라고 한다)을 통해 광원 유닛(432)에 접속된다. 광원 유닛(432)은 자외선을 출사하는 광원(예를 들면, 크세논 램프)을 구비하고, 광원으로부터의 광은, 광 파이버(431)에 의해 광 조사부(43)로 인도된다. 실제로는, 광 조사부(43)에서는, 다수의 광 파이버의 광원 유닛(432)과는 반대측의 단부가 X방향으로 배열되어 있고, 노즐부(421)의 (-Y)측에 있어서, 복수의 토출구의 배열 방향(즉, X방향)을 따라 연장되는 기판(9) 상의 대략 선형상의 영역에 자외선이 조사된다. 이하의 설명에서는, 광 조사부(43)에서 기판(9) 상에 조사되는 광을 조사광이라고 부른다.
도 2는 노즐부(421) 및 광 조사부(43)의 선단 근방을 확대하여 도시한 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 노즐부(421)에 있어서 각 토출구(422)로 연속하는 유로(423)(도 2에서는, 1개의 토출구(422) 및 1개의 유로(423)에만 부호를 붙이 고 있다)는, YZ 평면에 평행하고 또한 Z방향에 대해 경사진 방향(예를 들면, 45도만큼 경사진 방향)으로 연장되어 있다. 이에 따라, 기판(9)의 (+Z)측의 주면(후술하는 바와 같이, 리브 패턴의 형성 대상이 되는 주면으로, 이하, 「대상면」이라고도 한다)(91)을 향함과 함께 대상면(91)에 대해 경사지는 토출 방향으로 토출구(422)에서 패턴 형성 재료(80)가 토출된다. 또, 노즐부(421)의 개구면(424)(노즐부(421)의 선단에 있어서의 복수의 토출구(422)를 포함하는 면)도, 동일하게 그 법선이 YZ 평면에 평행하게 또한 Z방향에 대해 경사져 있다. 노즐부(421)의 도 2 중의 (-Z)측의 부위에는, 기판(9)의 대상면(91)에 평행한 대향면(425)이 형성되고, 패턴 형성 장치(1)에서는, 필요에 따라 승강 기구(41)가 노즐부(421)를 Z방향으로 이동함으로써, 리브 패턴의 형성시에 있어서의 노즐부(421)의 대향면(425)과 기판(9)의 대상면(91) 사이의 간극이 거의 일정한 미소한 폭으로 유지되며, 노즐부(421)가 항상, 기판(9)의 대상면(91)에 근접한 상태가 된다. (-Y)측에서 (+Y) 방향을 향해 본 경우에 있어서의 각 토출구(422)의 형상은 직사각형이 되고, 당해 형상의 X방향의 폭은, 예를 들면 100μm가 되며, 토출구(422)의 X방향의 피치는 300μm가 된다. 또한, 복수의 토출구(422)의 배열 방향은 기판(9)의 이동 방향에 수직으로 또한 대상면(91)을 따른 방향(X방향)에 대해 경사져 있어도 된다.
또, 광 조사부(43)의 조사광의 출사면((-Z)측의 면) 근방에는, Y방향에 관해 광 조사부(43)를 사이에 두고 2개의 하측 롤러(451, 452)가 배치된다. 노즐부(421)와는 반대측((-Y)측)의 하측 롤러(451), 및, 노즐부(421)측의 하측 롤러(452)의 위쪽에는, 각각 상측 롤러(453, 454)가 설치되고, 각 상측 롤러(453, 454)는 고리형상 벨트(455, 456)를 통해 모터(457, 458)의 회전축에 접속된다. 상측 롤러(453, 454) 사이에는 하측 롤러(451, 452)를 경유하여 필름형상의 마스크(46)가 설치되고, 광 조사부(43)의 출사면((-Z)측의 면)과 기판(9)의 대상면(91) 사이가 마스크(46)의 일부에 의해 나누어진다. 마스크(46)의 대부분은 상측 롤러(454)의 외주에 감겨져 있고, 후술하는 리브 패턴의 형성시에는 모터(457)에 의해 (-Y)측의 권취용의 상측 롤러(453)가 회전함으로써, (+Y)측의 송출용의 상측 롤러(454)의 외주에 감겨진 마스크(46)의 부분이 순차적으로 송출되고, 광 조사부(43)와 대상면(91)의 사이에서 기판(9)과 평행하게 이동하여, 상측 롤러(453)에 감겨진다. 이와 같이, 하측 롤러(451, 452), 상측 롤러(453, 454), 고리형상 벨트(455, 456) 및 모터(457, 458)에 의해, 광 조사부(43)와 기판(9) 사이의 광로 상에 배치되는 마스크(46)를 기판(9)으로 평행하게 이동하는 마스크 이동 기구(45)가 구축된다. 또한, 모터(458)는 마스크(46)의 되감기에 이용된다.
도 3은, 광 조사부(43)와 기판(9) 사이에 배치되는 마스크(46)의 일부를 도시한 도면이다. 도 3 중에 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 마스크(46)에는 복수의 직사각형 영역(461)이 2차원으로 배열 설정되어 있고, 복수의 직사각형 영역(461)에서는 조사광의 투과율이 직사각형 영역(461)마다 불규칙하게 다르다. X방향에 관해 직사각형 영역(461)의 폭은 토출구(422)의 피치의 복수배(1배여도 된다)의 길이가 되고, Y방향의 길이는, 예를 들면 2∼3밀리미터(mm)가 된다. 또, 조사광의 투과율은, 대략 87∼93%의 범위에서 변경되어 있고, 도 3에서는 직사각형 영역(461)에 붙인 평행 사선의 간격을 변경함으로써, 직사각형 영역(461)에 있어서 의 투과율의 차이를 나타내고 있다. 실제로는, 마스크(46)의 전체에 있어서의 투과율의 평균치(평균 투과율)는 약 90%로 되어 있고, 마스크(46)에 있어서의 투과율의 변동폭은 평균치의 6%로 되어 있다. 이와 같이, 마스크(46)는 각 위치에 있어서의 투과율이 랜덤하게 변경된 감광(Neutral Density) 필터로 되어 있다. 또한, 마스크(46)는, 예를 들면 불소계의 수지 필름에 인쇄를 행함(안료를 부착시킨다)으로써 제작 가능하다. 또, 광 조사부(43) 또는 광원 유닛(432)에는 열선 커트 필터가 설치되어 있고, 조사광의 조사에 의한 열에 의해 마스크(46)가 변형 등을 하는 일은 없다.
도 1에 도시한 바와 같이, 스테이지 이동 기구(2)의 모터(21), 레귤레이터(443), 광원 유닛(432), 헤드 이동 기구(3)의 모터(31), 헤드부(4)의 승강 기구(41), 및, 마스크 이동 기구(45)의 모터(457, 458)(도 2 참조)는 제어부(5)에 접속되고, 이러한 구성이 제어부(5)에 의해 제어됨으로써, 패턴 형성 장치(1)에 의한 기판(9) 상으로의 리브 패턴의 형성이 행해진다.
다음에, 패턴 형성 장치(1)가 기판(9) 상에 리브 패턴을 형성하는 동작에 대해 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 1의 패턴 형성 장치(1)에서는, 우선, 기판(9)이 스테이지(20) 상에 놓여지고, 스테이지 이동 기구(2) 및 헤드 이동 기구(3)에 의해 노즐부(421)가 기판(9)의 (-Y)측의 단부의 위쪽에 배치된다. 계속해서, 광 조사부(43)로부터의 조사광의 출사가 개시됨과 함께(단계 S11), 마스크 이동 기구(45)의 구동에 의해 광 조사부(43)와 기판(9)의 사이에 있어서의 마스크(46)의 이동이 개시되고, 후술하는 바와 같이, 기판(9) 상의 조사광의 조사 영역에 있어서 의 조도 분포가 불규칙하게 변경된다(단계 S12). 그 후, 스테이지 이동 기구(2)에 의해 토출부(42)의 아래쪽에서 스테이지(20) 상의 기판(9)이 (-Y) 방향으로 이동하고, 노즐부(421) 및 광 조사부(43)가 기판(9)에 대해 (+Y) 방향으로 상대 이동을 개시한다(단계 S13). 또, 용기(442) 내의 에어의 차압(즉, 용기(442) 내의 에어의 압력과 대기압의 차)을 소정치로 함으로써, 노즐부(421)의 각 토출구(422)로부터의 패턴 형성 재료의 연속적인 토출도 개시된다(단계 S14).
실제로는, 도 2에 도시한 바와 같이, 노즐부(421)의 대상면(91)을 따른 방향으로의 기판(9)에 대한 상대적인 연속 이동에 병행하여, 각 토출구(422)에서 노즐부(421)의 상대 이동 방향과는 반대의 방향으로(즉, (-Y) 방향) 패턴 형성 재료가 중단되지 않고 연속적으로 토출됨으로써, 각 토출구(422)에서 토출된 패턴 형성 재료(80)가 기판(9) 상에 순차적으로 부착된다. 이 때, 노즐부(421)의 개구면(424)이, 그 법선이 토출측((-Y)측)에서 기판(9)의 대상면(91)과 교차하도록 경사져 있음으로써, 기판(9) 상의 Y방향의 각 위치에 있어서, (-Z)측에서 (+Z)측을 향해 패턴 형성 재료를 겹쳐 쌓도록 하여, 토출구(422)에서 패턴 형성 재료가 토출되게 된다. 이에 따라, 패턴 형성 재료가 기판(9) 상에 애스펙트비가 높은 상태로 부착된다.
기판(9) 상에 토출된 패턴 형성 재료(80)에는, 노즐부(421)의 기판(9)에 대한 상대적인 진행 방향의 뒤쪽에 배치되어 있는 광 조사부(43)에 의해, 토출구(422)보다 위쪽의 위치에서 마스크(46)를 통해 조사광이 조사된다. 이미 서술한 바와 같이, 패턴 형성 재료는 광 개시제가 첨가되어 광 경화성을 갖고 있고, 광 조 사부(43)로부터의 조사광의 조사에 의해 기판(9) 상의 패턴 형성 재료(80)를 용이하게 경화시키는 것이 가능해진다. 이에 따라, 노즐부(421)의 상대적인 이동 방향(Y방향)으로 연장됨과 함께, 리브 패턴의 요소가 되는 미세한 선형상의 리브가 형성된다.
또, 노즐부(421)로부터 패턴 형성 재료(80)가 토출되는 동안에, 광 조사부(43)와 대상면(91) 사이에서 마스크(46)가 기판(9)과 동일한 속도로 동일한방향((-Y)측)으로 광 조사부(43)에 대해 연속적으로 이동함으로써, 마스크(46)의 각 부위가 기판(9)의 대상면(91)에 대해 상대적으로 고정되고, 이 상태에 있어서, 광 조사부(43)로부터의 조사광이 마스크(46)를 통해 기판(9) 상에 토출된 직후의 패턴 형성 재료(80)에 조사된다. 이에 따라, 광 조사부(43)와 기판(9) 사이의 광로 상에 위치하는 마스크(46)의 부위의 투과율의 분포가(즉, 기판(9) 상에 토출된 직후의 패턴 형성 재료(80)에 대한 마스크(46) 투과율의 분포가), 도 3의 마스크(46) 상의 복수의 직사각형 영역(461)의 배열에 맞추어 기판(9)이 2∼3mm만큼 이동할 때마다 불규칙하게 변경되고, 기판(9) 상의 조사광의 조사 영역에 있어서의 조도(단위 면적당에 조사되는 광의 강도)의 분포가 변경된다. 그 결과, 각 토출구(422)에서 토출되어 대상면(91) 상에 부착된 패턴 형성 재료(80)(1개의 리브에 상당한다)에 조사되는 조사광의 조도가 기판(9) 상의 Y방향의 위치에 따라 변화하게 되고, 기판(9) 상의 Y방향의 각 위치에 있어서, 복수의 토출구(422)에서 토출되는 패턴 형성 재료(80)에 대한 조사광의 조도가 X방향의 위치에 따라 변화한다.
실제로는, 광 조사부(43)로부터의 조사광은 약간 확산되면서 기판(9)으로 향 하기 때문에, 마스크(46)의 투과율의 분포가 기판(9) 상에 조사되는 조사광의 조도 분포에 정확하게 반영되는 것은 아니지만, 광 조사부(43)와 기판(9) 사이의 거리는 미소하고, 조사광의 확산각도 약간이므로, 마스크(46)의 투과율의 분포는 거의 조사광의 조도 분포에 반영된다. 물론, 패턴 형성 장치(1)에서는, 마스크(46)를 기판(9) 상의 패턴 형성 재료에 간섭하지 않는 범위에서 대상면(91)에 근접시킴으로써, 마스크(46)에 있어서의 투과율의 분포를 기판(9) 상의 조사광의 조도 분포에 의해 정밀도 좋게 반영시키는 것이 가능하다. 또한, 광 조사부(43)와 기판(9)의 사이의 마스크(46)의 부분을 기판(9)의 대상면(91)에 대해 상대적으로 고정한 상태로 이동함으로써, 기판(9) 상의 각 위치에 있어서의 조사광의 조도를 마스크(46)의 패턴에 일치시켜 변경하는 것이 가능해지지만, 마스크(46)는 반드시 기판(9)의 대상면(91)에 대해 상대적으로 고정한 상태로 이동할 필요는 없다.
이와 같이, 노즐부(421)에서 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에, 기판(9) 및 토출된 패턴 형성 재료 상의 조사광의 조사 영역의 전체에 있어서, 당해 패턴 형성 재료 상에 있어서의 조사광의 조도 분포가 경시적으로 불규칙하게 변경됨으로써, 각 리브의 Y방향의 복수의 부위에 있어서, 패턴 형성 재료의 토출 후, 경화가 완료할 때까지의 시간이 상위하여, 중력 등에 의한 형상이 무너지는 상태(늘어지는 상태)가 불균일해진다. 이미 서술한 바와 같이, 마스크(46)에 있어서의 투과율의 변동폭은 마스크(46) 전체에 있어서의 평균 투과율의 6%가 됨으로써, 불규칙하게 변경되는 조사광의 패턴 형성 재료 상에 있어서의 조도의 변동폭은, 리브 형성이 행해지는 기간 중의 조사 영역 전체의 조도의 평균치, 즉, 조사 영역에 있어서의 공 간적 또한 시간적인 조도의 평균치의 6%가 된다.
패턴 형성 재료의 토출이 계속되어, 기판(9)의 (+Y)측의 단부 근방이 노즐부(421)의 바로 아래에 도달하면, 패턴 형성 재료의 토출이 정지된다(단계 S15). 그 후, 기판(9)의 이동이 정지됨과 함께(단계 S16), 마스크(46)의 이동, 및, 광 조사부(43)로부터의 조사광의 출사도 정지된다(단계 S17, S18).
도 5는, 기판(9) 상에 형성되는 리브(81)의 일부를 도시한 평면도이다. 기판(9) 상에는 토출구(422)와 동일한 개수의 리브(81)가, 노즐부(421)의 상대적인 이동 방향에 수직인 X방향으로 같은 피치(실제로는 토출구(422)의 피치 300μm)로 배열되고, 기판(9) 상에 복수의 리브(81)의 패턴(8)이 형성된다. 각 리브(81)의 대부분에서는, 조사광의 조도에 따라 Y방향으로 2∼3mm(토출구(422)의 피치의 대략 10배)의 사이에 X방향의 폭의 극대 또는 극소가(또는, 폭의 Y방향에 대한 변화율이 0이 되는 위치가) 1회 나타나 있고, 당해 폭의 크기도 불규칙하게 변화한다. 또, 기판(9) 상의 Y방향의 각 위치에 있어서 리브(81)의 X방향의 폭은, 복수의 리브(81)에서 불규칙하게(도 5에서는, 수개의 리브(81)마다 불규칙하게) 다르다. 본 실시 형태에서 이용되는 패턴 형성 재료에서는, 마스크(46)에 있어서의 투과율의 변동의 범위가 평균 투과율의 ±3%로 됨으로써, 각 리브(81)의 X방향의 폭도 당해 리브(81)의 평균적인 폭으로부터 ±3%의 범위에서 변동한다. 실제로는, 리브(81)는 높이 방향(Z방향)으로도 불균일해진다. 또한, 도 5에서는, X방향 및 Y방향의 배율을 서로 다른 것으로 하여 리브(81)를 도시한다.
본 실시 형태에서는, 노즐부(421)의 한 번의 주사만에 의해 기판(9) 상으로 의 리브 패턴의 형성이 완료되지만, 기판(9)의 사이즈에 따라서는 노즐부(421)의 복수회의 주사에 의해 기판(9)의 전체에 다수의 리브(81)가 형성되어도 된다. 이 경우, 노즐부(421)의 주사가 완료할 때마다 헤드부(4)를 X방향으로 소정의 거리만큼 이동하고, 기판(9)도 초기 위치로 이동한 후, 상기 동작이 반복된다.
이상의 공정으로 형성된 리브 패턴은 다른 공정에서 소성되고, 패턴 형성 재료 중의 수지분이 제거됨과 함께, 저연화점 유리 프릿이 융착된다. 그리고, 적절히, 다른 필요한 공정을 거쳐 평면 표시 장치의 조립 부품인 패널이 완성된다.
이상에 설명한 바와 같이, 도 1의 패턴 형성 장치(1)에서는, 광 경화성을 갖는 패턴 형성 재료가 노즐부(421)에서 토출되는 동안에, 노즐부(421) 및 광 조사부(43)가 기판(9)을 따른 이동 방향으로 노즐부(421)를 선행시키면서 기판(9)에 대해 상대적 또한 연속적으로 이동함과 함께, 마스크 이동 기구(45)가 광 조사부(43)와 기판(9) 사이에서 마스크(46)를 기판(9)에 평행하게 이동하고, 기판(9) 상의 조사 영역에 있어서의 조사광의 조도 분포가 마스크(46)를 이용하여 용이하게 불규칙하게 변경된다. 이에 따라, 복수의 토출구(422)에 있어서의 개구 면적이나, 유로의 표면 상태의 편차, 혹은, 광 조사부(43)에서 출사되는 광의 강도 분포 등에 기인하여, 폭이 다른 리브가 혼재하여 형성됨으로써 발생하는 기판(9) 상의 리브의 패턴 얼룩을 억제하는 것이 실현된다.
또한, 기판(9) 상의 패턴의 얼룩이 억제되는 것이면, X방향의 중앙부에서 투과율이 랜덤하게 변경됨과 함께, 각 단부(예를 들면, X방향에 관해 그 범위가 모든 토출구(422)에 대응하는 범위의 20% 이하만을 차지하는 부분)에서 투과율이 일정해 지는 마스크(46)가 이용되어도 된다. 즉, 패턴 형성 장치(1)에서는, 노즐부(421)에서 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에, 조사광의 조사 영역의 거의 전체에 있어서 패턴 형성 재료 상에 있어서의 조사광의 조도 분포가 불규칙하게 변경되면 된다(후술하는 제2 및 제3 실시 형태에 있어서 동일).
도 1의 패턴 형성 장치(1)에서는, 마스크(46)에 있어서의 투과율의 변동폭을 평균 투과율의 6%로 하고, 각 리브에 있어서 Y방향의 복수의 위치에 있어서의 폭을 당해 리브의 평균적인 폭으로부터 ±3%의 범위에서 변동시킴으로써, 마스크(46)를 설치하지 않은 경우에 복수의 리브에 있어서 생기는 평균적인 폭의 ±2∼3%의 범위에서의 폭의 편차의 영향이 저감되고, 기판(9) 상의 리브의 패턴 얼룩이 효과적으로 억제된다. 통상, 마스크(46)를 설치하지 않은 경우에 복수의 리브에 있어서 생기는 폭의 변동 범위는, 평균적인 폭의 ±1%∼±5%가 되고, 이 경우, 마스크(46)에 있어서의 투과율의 변동폭을 평균 투과율의 2% 이상 10% 이하로 하고, 불규칙하게 변경되는 조사광의 패턴 형성 재료 상에 있어서의 조도의 변동폭을, 조사 영역에 있어서의 공간적 또한 시간적인 조도의 평균치의 2% 이상 10% 이하로 하면, 기판(9) 상의 리브의 패턴 얼룩이 적절히 억제된다. 또, 패턴 형성 장치(1)에서는, 각 리브에 있어서 토출구(422)의 피치(리브의 피치)의 1 내지 100배(보다 바람직하게는 5 내지 10배)에 1회 피크(극대 또는 극소)가 나타나도록, 기판(9) 상에 토출된 직후의 패턴 형성 재료에 대한 조사광의 조도 분포가 변경되는 것이 바람직하다(후술하는 제2 및 제3 실시 형태에 있어서 동일).
여기에서, 도 3의 마스크(46)의 인쇄 이외의 제작 방법에 대해 서술한다. 도 6은, 수지 필름의 투과율과 파장의 관계를 도시한 도면이다. 도 6 중에서 부호 A1을 붙인 선은 두께 25μm의 PCTFE(폴리클로로 트리플루오로 에틸렌)의 필름의 투과율을 나타내고, 부호 A2를 붙인 선은 두께 25μm의 ETFE(테트라플루오로 에틸렌·에틸렌 공중합체)의 필름의 투과율을 나타내고, 부호 A3을 붙인 선은 두께 25μm의 FEP(테트라플루오로 에틸렌·헥사플루오로 프로필렌 공중합체)의 필름의 투과율을 나타내고, 부호 A4를 붙인 선은 두께 25μm의 PFA(테트라플루오로 에틸렌·퍼플루오로 알킬 비닐 에테르 공중합체)의 필름의 투과율을 나타내고, 부호 A5를 붙인 선은 두께 25μm의 PE(폴리에틸렌)의 필름의 투과율을 나타내고, 부호 A6을 붙인 선은 두께 135μm의 유리의 투과율을 나타내고, 부호 A7을 붙인 선은 두께 40μm의 PVC(폴리염화비닐)의 필름의 투과율을 나타낸다.
도 6에 도시한 바와 같이, PCTFE, ETFE, FEP 및 PFA의 불소계의 필름은, 자외선의 파장대(예를 들면, 250∼400nm)에 있어서 높은 투과율을 갖고 있고, 불소계의 필름에 대해 엠보스 가공 등을 실시하여 두께를 부분적으로 변화시킴으로써, 불규칙한 투과율의 분포를 갖는 마스크를 용이하게 제작하는 것이 가능하다. 물론, 광 조사부(43)로부터의 조사광의 강도에 따라서는, 폴리에틸렌 등의 자외선의 투과율이 비교적 낮은 필름을 이용하여 마스크를 제작해도 되고, 패턴 형성 재료의 경화에 이용하는 광의 파장대에 따라서는 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 등의 필름을 이용하는 것도 가능하다.
다음에, 패턴 형성 장치(1)의 다른 예에 대해 설명한다. 도 7은, 다른 예에 따른 패턴 형성 장치(1)의 마스크 이동 기구(45a)를 도시한 도면으로, 노즐부(421) 와는 반대측에서 본(즉, (-Y)측에서 (+Y)방향을 향해 본) 경우에 있어서의 광 조사부(43)의 하부 근방을 나타낸다.
도 7의 마스크 이동 기구(45a)에서는, 하측 롤러(451, 452)가 X방향으로 광 조사부(43)를 사이에 두고 설치되고, 각 하측 롤러(451, 452)의 위쪽에는 고리형상 벨트(455, 456)를 통해 모터(457, 458)에 접속된 상측 롤러(453, 454)가 배치된다. 패턴 형성 장치(1)에서는, 광 조사부(43)로부터의 조사광의 광로 상에 있어서의 마스크(46a)의 부위가, 마스크 이동 기구(45a)에 의해 노즐부(421)의 토출구(422)의 배열 방향(즉, X방향)을 따라 이동한다.
도 8은, 광 조사부(43)와 기판(9) 사이에 배치되는 마스크(46a)의 일부를 도시한 도면이다. 도 8의 마스크(46a)는, 도 3의 마스크(46)에 있어서의 Y방향으로 나열되는 1열의 직사각형 영역(461)만이 형성된 것으로 되어 있고(단, 도 8의 마스크(46a)에서는 종횡비가 다르다), 복수의 직사각형 영역(461)에서는 동일하게 조사광의 투과율이 불규칙하게 다르다.
도 7의 마스크 이동 기구(45a)를 갖는 패턴 형성 장치(1)에 있어서도, 패턴 형성 재료가 노즐부(421)에서 토출되는 동안에, 노즐부(421) 및 광 조사부(43)가 기판(9)을 따른 이동 방향으로 노즐부(421)를 선행시키면서 기판(9)에 대해 상대적 또한 연속적으로 이동함과 함께, 기판(9) 상에 토출된 직후의 패턴 형성 재료에 대한 마스크(46a)의 부위의 투과율의 분포가 불규칙하게 변경된다. 이에 따라, 마스크(46a)를 이용하여 조사광의 조도 분포를 용이하게 불규칙하게 변경할 수 있고, 기판(9) 상에 형성되는 리브의 패턴 얼룩을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 도 2의 마스크 이동 기구(45)에서는 상측 롤러(454)가 광 조사부(43)와 노즐부(421)의 사이의 좁은 공간에 배치되는 것에 반해, 도 7의 마스크 이동 기구(45a)에서는, X방향에 관해 광 조사부(43)보다 외측의 비교적 넓은 공간에 상측 롤러(453, 454)가 배치되기 때문에, 도 2의 마스크 이동 기구(45)를 갖는 패턴 형성 장치(1)에 비해, 패턴 형성 장치(1)의 조립을 용이하게 행할 수 있다. 단, 마스크(46)의 패턴에 맞추어 기판(9) 상에 형성되는 리브에 불규칙성을 발생시키기 위해서는, 도 2의 마스크 이동 기구(45)와 같이, 광 조사부(43)와 기판(9)의 사이에 배치되는 마스크를 노즐부(421)의 이동 방향으로 이동하는 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 다른 패턴 형성 장치의 광원 유닛(432a)의 구성을 도시한 도면이다. 도 9의 광원 유닛(432a)은, 자외선을 출사하는 광원(433)(단, 도 9에서는 광원(433)의 출사부만을 나타내고 있다)을 갖고, 광원(433)(의 출사부)과 광 파이버(431)(실제로는 광 파이버의 다발로 되어 있다)의 사이에는, 원판형상의 필터(434) 및 렌즈(435)가 배치된다. 필터(434)는 모터(436)에 의해 광원(433)과 광 파이버(431)의 사이의 광축 J1에 평행한 회전축 J2를 중심으로 회전하고, 필터(434) 상의 복수의 부위(규칙적, 또는, 불규칙하게 분할된 복수의 부위)에서는 자외선의 투과율이 불규칙하게 다르다. 패턴 형성 장치의 다른 구성은 도 1과 동일하고, 동일 부호를 붙이고 있다.
다음에, 도 9의 광원 유닛(432)을 갖는 패턴 형성 장치가 기판(9) 상에 리브 패턴을 형성하는 동작에 대해 도 4를 따라 설명한다. 패턴 형성 장치에서는, 기판(9)이 스테이지(20) 상에 놓여지면, 광원(433) 내의 셔터가 개방되어 광원(433) 에서 자외선이 출사됨으로써, 광 조사부(43)로부터의 조사광의 출사가 개시된다(단계 S11). 또, 모터(436)에 의해 필터(434)의 회전이 개시됨으로써, 광 조사부(43)로부터의 출사광의 강도가 불규칙하게 변경된다(단계 S12). 그 후, 노즐부(421) 및 광 조사부(43)의 기판(9)에 대한 상대 이동, 및, 노즐부(421)의 각 토출구(422)로부터의 패턴 형성 재료의 토출이 개시되고(단계 S13, S14), 기판(9) 상에 패턴 형성 재료가 토출되면서 기판(9) 상에 토출된 직후의 패턴 형성 재료에 광 조사부(43)로부터의 조사광이 조사된다.
이 때, 광 조사부(43)로부터의 조사광의 강도가 경시적으로 불규칙하게 변경됨으로써, 복수의 토출구(422)에서 토출되어 대상면(91) 상에 부착된 패턴 형성 재료에 조사되는 조사광의 조도가, 기판(9) 상의 Y방향의 위치에 따라 변화하게 된다. 이와 같이, 노즐부(421)에서 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에, 기판(9) 및 토출된 패턴 형성 재료 상의 조사광의 조사 영역의 전체에 있어서, 패턴 형성 재료 상에 있어서의 조사광의 조도가 불규칙하게 변경됨으로써, 각 리브에 있어서 Y방향의 복수의 위치에 있어서의 폭이 조사광의 조도에 따라 불규칙하게 변동한다. 또한, 기판(9) 상에 형성되는 모든 리브에서는, 폭이 극소 또는 극대가 되는 Y방향의 위치가 거의 같아진다.
그리고, 기판(9)의 (+Y)측의 단부 근방이 노즐부(421)의 바로 아래에 도달하면, 패턴 형성 재료의 토출이 정지된다(단계 S15). 그 후, 기판(9)의 이동이 정지됨과 함께(단계 S16), 필터(434)의 회전, 및, 광 조사부(43)로부터의 조사광의 출사도 정지된다(단계 S17, S18).
이상에 설명한 바와 같이, 도 9의 광원 유닛(432)을 갖는 패턴 형성 장치에서는, 패턴 형성 재료가 노즐부(421)에서 토출되는 동안에, 기판(9) 상에 토출된 직후의 패턴 형성 재료의 전체에 대한 조사광의 조도가 불규칙하게 변경됨으로써, 각 리브에 있어서 Y방향의 복수의 위치에 있어서의 폭을 불규칙하게 변동시킬 수 있다. 실제로는, 기판(9) 상의 모든 리브에 있어서 리브가 연장되는 방향의 각 위치에서의 폭의 변화율은 거의 같아지지만, 이러한 경우여도, 기판(9) 상의 리브의 패턴 얼룩은 억제된다.
또, 기판(9) 상에 토출된 직후의 패턴 형성 재료의 전체에 대한 조사광의 조도의 불규칙한 변경은 다른 방법에 의해 실현되는 것도 가능하다. 도 10은, 패턴 형성 장치의 헤드부의 다른 예를 도시한 도면이다. 도 10의 헤드부(4a)에서는, 승강 기구(41)의 하부에 실린더 기구(47)가 설치되고, 실린더 기구(47)의 가동부(471)가 광 조사부(43)에 고정됨으로써, 광 조사부(43)가 기판(9)의 법선 방향으로 평행한 방향(도 10 중의 Z방향)으로 이동 가능하게 된다. 또, 광 조사부(43)는 가이드부(48)에 의해 Z방향으로 매끄럽게 안내된다.
도 10의 헤드부(4a)를 갖는 패턴 형성 장치로 기판(9) 상에 리브 패턴을 형성할 때에는, 우선, 기판(9)이 스테이지(20) 상에 놓여지고, 계속해서, 광 조사부(43)로부터의 조사광의 출사가 개시된다(도 4 : 단계 S11). 또, 실린더 기구(47)의 구동이 개시됨으로써, 광 조사부(43)가 기판(9)의 법선 방향으로 약간의 거리만큼(예를 들면, 기준이 되는 위치에서 Z방향으로 ±1mm의 범위 내에서) 불규칙하게 이동하기 시작한다(단계 S12). 그 후, 노즐부(421) 및 광 조사부(43)의 기 판(9)에 대한 상대 이동, 및, 노즐부(421)의 각 토출구(422)로부터의 패턴 형성 재료의 토출이 개시되고(단계 S13, S14), 기판(9) 상에 패턴 형성 재료가 토출되면서 기판(9) 상에 토출된 직후의 패턴 형성 재료에 광 조사부(43)로부터의 조사광이 조사된다.
이 때, 광 조사부(43)가 기판(9)의 법선 방향으로 약간의 거리만큼 불규칙하게 이동함으로써, 복수의 토출구(422)에서 토출되어 대상면(91) 상에 부착된 패턴 형성 재료에 조사되는 조사광의 조도가, 기판(9) 상의 Y방향의 위치에 따라 불규칙하게 변화하게 된다. 그 결과, 기판(9) 상에 형성되는 모든 리브에 있어서, Y방향의 복수의 위치에 있어서의 폭이 불규칙하게 변화한다.
그리고, 기판(9)의 (+Y)측의 단부 근방이 노즐부(421)의 바로 아래에 도달하면, 패턴 형성 재료의 토출이 정지된다(단계 S15). 그 후, 기판(9)의 이동이 정지됨과 함께(단계 S16), 실린더 기구(47)의 구동, 및, 광 조사부(43)로부터의 조사광의 출사도 정지된다(단계 S17, S18).
이상에 설명한 바와 같이, 도 10의 헤드부(4a)를 갖는 패턴 형성 장치에서는, 노즐부(421)에서 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에, 광 조사부(43)가 노즐부(421)에 대해 기판(9)의 법선 방향으로 약간의 거리만큼 불규칙하게 이동함으로써, 기판(9) 상에 토출된 직후의 패턴 형성 재료의 전체에 대한 조사광의 조도가, 용이하게 불규칙하게 변경된다. 이에 따라, 기판(9) 상의 각 리브에 있어서 Y방향의 복수의 위치에 있어서의 폭을 불규칙하게 변동시킬 수 있고, 기판(9) 상의 리브의 패턴 얼룩을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 광 조사부(43)를 Z방향으로 이 동하는 기구는, 솔레노이드나 진동자 등에 의해 실현되어도 된다.
또, 도 11에 도시한 바와 같이, 광원 유닛(432)에 외부로부터의 변조 제어가 가능한 전원(437)이 설치되는 경우에는, 제어부(5)의 제어에 의해 전원(437)에서 광원(433)에 부여되는 전압의 크기를 불규칙하게 변경하고, 광 조사부(43)로부터의 조사광의 강도를 불규칙하게 변경하는 것도 가능하다. 단, 이러한 전원(437)은 비교적 고가의 것이 된다.
도 12는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 패턴 형성 장치의 헤드부(4b)의 구성을 도시한 도면으로, 도 12에서는 광 조사부(43) 및 노즐부(421)의 단부 근방만을 나타내고 있다. 도 12의 헤드부(4b)에서는, 광 조사부(43)를 토출구(422)의 배열 방향(즉, X방향)으로 평행한 회동축 J3을 중심으로 하여 미소 각도만큼 회동하는 회동 기구(47a)가 설치된다.
도 12의 헤드부(4b)를 갖는 패턴 형성 장치로 기판(9) 상에 리브 패턴을 형성할 때에는, 우선, 광 조사부(43)로부터의 광의 출사가 개시됨과 함께(도 4 : 단계 S11), 회동 기구(47a)의 구동이 개시됨으로써, 광 조사부(43)가 회동축 J3을 중심으로 하여 소정의 미소한 회전각의 범위 내에서 불규칙하게 회동하기 시작한다(단계 S12). 그 후, 노즐부(421) 및 광 조사부(43)의 기판(9)에 대한 상대 이동, 및, 노즐부(421)의 각 토출구(422)로부터의 패턴 형성 재료의 토출이 개시된다(단계 S13, S14). 이에 따라, 복수의 토출구(422)로부터 X방향으로 배열된 상태로 패턴 형성 재료가 기판(9) 상에 토출됨과 함께, 기판(9) 상에 토출된 직후의 패턴 형성 재료를 횡단하는 선형상의 조사 영역에, 광 조사부(43)로부터의 조사광이 조사 된다.
이 때, 광 조사부(43)가 회동축 J3을 중심으로 하여 불규칙하게 회동함으로써, 기판(9) 상에 조사되는 조사광의 Y방향에 있어서의 조사 범위(도 12 중에 부호 R1을 붙인 화살표로 나타내는 범위)가 토출구(422)에 대해 약간(예를 들면, 회전각이 0도인 경우의 위치로부터 Y방향으로 ±1mm인 범위 내에서) 또한 불규칙하게 변경된다. 이에 따라, 기판(9) 상에 형성되는 각 리브에서는 Y방향의 복수의 부위에 있어서, 패턴 형성 재료의 토출 후, 조사광이 조사될 때까지의 시간이 상위하여, 중력 등에 의해 형상이 무너지는 상태가 불균일해진다. 또한, 도 12에서는, 어느 회전각만큼 회동했을 때의 광 조사부(43)를 2점 쇄선으로 나타내고 있다.
그리고, 기판(9)의 (+Y)측의 단부 근방이 노즐부(421)의 바로 아래에 도달하면, 패턴 형성 재료의 토출이 정지된다(단계 S15). 그 후, 기판(9)의 이동이 정지됨과 함께(단계 S16), 회동 기구(47a)의 구동, 및, 광 조사부(43)로부터의 조사광의 출사도 정지된다(단계 S17, S18).
이상에 설명한 바와 같이, 도 12의 헤드부(4b)를 갖는 패턴 형성 장치에서는, 노즐부(421)에서 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에, 광 조사부(43)를 회동축 J3을 중심으로 하여 불규칙하게 회동함으로써, 노즐부(421)의 기판(9)에 대한 상대적인 이동 방향에 관해, 조사광의 조사 영역이 토출구(422)에 대해 불규칙하게 미소 이동하여, 복수의 토출구(422)에서 기판(9) 상에 토출된 직후의 패턴 형성 재료의 전체에 대한 조사광의 이동 방향의 조사 범위가 불규칙하게 변경된다. 이에 따라, 기판(9) 상의 각 리브에 있어서 Y방향의 복수의 위치에 있어서의 폭을 불규칙 하게 변동시킬 수 있고, 기판(9) 상의 리브의 패턴 얼룩을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 기판(9) 상에 형성되는 모든 리브에서는, 폭이 극소 또는 극대가 되는 Y방향의 위치가 거의 같아진다. 또, 조사광의 조사 영역을 토출구(422)에 대해 미소하게 이동하는 방법은, 예를 들면, 광 조사부(43)를 노즐부(421)에 대해 Y방향으로 이동하는 기구를 설치함으로써 실현되어도 된다.
이상과 같이, 상기의 제1 내지 제3 실시 형태에 따른 패턴 형성 장치에서는, 노즐부(421)에서 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에, 기판(9) 및 토출된 패턴 형성 재료 상에 있어서의 조사광의 조사 영역의 거의 전체에 있어서, 패턴 형성 재료 상에 있어서의 조사광의 조도 분포, 조도, 또는, 이동 방향에 있어서의 조사 범위가 불규칙하게 변경됨으로써, 리브의 패턴 얼룩이 억제되지만, 조사광의 조도 분포, 조도, 또는, 이동 방향에 있어서의 조사 범위의 변경은, 반드시 조사 영역의 전체에 대해 행해질 필요는 없다.
예를 들면, 도 1의 패턴 형성 장치(1)에 있어서, 도 3의 마스크(46) 대신에 도 13에 도시한 마스크(46b)가 이용되어도 되고, 마스크(46b)에서는, 2차원으로 배열된 복수의 직사각형 영역(461)에 있어서 Y방향으로 나열된 직사각형 영역(461)의 열을 직사각형 영역 열(462)로 하여, 일부의 직사각형 영역 열(462a)(이하, 「특정 직사각형 영역 열(462a)이라고 한다)에 포함되는 직사각형 영역(461)만이 투과율이 불규칙하게 변경되고, 나머지의 직사각형 영역 열(462)에서는 각 직사각형 영역(461)의 투과율이 일정하게 된다. 또, 도 13의 마스크(46b)에서는, 복수의 특정 직사각형 영역 열(462a)이 서로 인접하여 설치된다.
마스크(46b)를 갖는 패턴 형성 장치에서는, 노즐부(421)에서 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에, 기판(9) 및 토출된 패턴 형성 재료 상의 조사광의 조사 영역 중에서, 특정 직사각형 영역 열(462a)에 거의 대향하는 영역으로서, X방향으로 배열 설정된 복수의 부분 영역에 있어서, 패턴 형성 재료 상에 있어서의 조사광의 조도 분포가 불규칙하게 변경된다. 이에 따라, X방향에 관해 그 위치가 부분 영역의 범위에 포함되는 각 리브에서는, Y방향의 복수의 부위에 있어서 X방향의 폭이 불규칙하게 변화하고, 이 경우에 있어서도, 기판(9) 상에 형성되는 리브의 패턴 얼룩을 억제하는 것이 가능해진다. 단, 이와 같이 복수의 부분 영역에 있어서만 조도 분포를 경시적으로 불규칙하게 변경시키는 경우에, 리브의 패턴 얼룩을 적절히 억제한다는 관점에서는, 기판(9) 상에 형성되는 리브의 총수 중 30% 이상(바람직하게는 50% 이상)의 개수의 리브에 있어서 폭이 Y방향에 관해 불규칙하게 변경되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 조도 분포가 불규칙하게 변경되는 복수의(예를 들면, 3 이상의) 부분 영역은 조사 영역 중에서 X방향으로 균등하게 배치된다.
또, 도 13의 마스크(46b) 대신에 도 14에 도시한 마스크(46c)가 이용되어도 되고, 도 14의 마스크(46c)에서는, 특정 직사각형 영역 열(462a)이 서로 떨어져 설치된다. 이 경우, 노즐부(421)에서 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에, 기판(9) 및 토출된 패턴 형성 재료 상의 조사광의 조사 영역 중에서, 특정 직사각형 영역 열(462a)에 거의 대향하는 영역으로서, X방향으로 배열 설정된 복수의 부분 영역에 있어서, 패턴 형성 재료 상에 있어서의 조사광의 조도가 불규칙하게 변경되게 되어, 기판(9) 상에 형성되는 리브의 패턴 얼룩을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 도 13 및 도 14의 마스크(46b, 46c)에서는, 복수의 특정 직사각형 영역 열(462a)에 있어서 Y방향의 각 위치의 투과율이 서로 불규칙하게 다른 것이 바람직하지만, 복수의 특정 직사각형 영역 열(462a)에 있어서 Y방향의 각 위치의 투과율이 같아지는 경우에도, Y방향의 복수의 위치에서 투과율이 불규칙하게 변화하고 있는 한, 기판(9) 상의 리브의 패턴 얼룩을 억제하는 것은 가능하다.
또, 도 15에 도시한 바와 같이, 광 조사부(43)가 복수의 조사 블록(430)의 집합으로서 설치되고, 일부의 조사 블록(도 15 중에서 부호 430a를 붙여 나타낸다)의 각각에 대해 도 10의 실린더 기구(47)를 설치하고, 다른 조사 블록(430)은 노즐부(421)에 대해 고정하고, 리브 패턴의 형성시에 조사 블록(430a)을 Z방향으로 불규칙하게 이동함으로써, 광 조사부(43)로부터의 조사광이 조사되는 조사 영역 중에서, 각각이 조사 블록(430a)에 거의 대향하는 복수의 부분 영역(이 경우, 복수의 부분 영역은 조사 영역의 대략 50%의 면적을 차지한다)에 있어서, 패턴 형성 재료 상에 있어서의 조사광의 조도가 불규칙하게 변경되어도 된다.
도 16은 또 다른 예에 따른 패턴 형성 장치의 헤드부(4c)를 도시한 도면이다. 도 16의 헤드부(4c)에서는, 광 조사부(43)(도 16에 도시한 광 조사부(43)에서는, 상부가 도 2의 것보다 Y방향으로 굵어진다)를 기판(9)의 법선 방향(즉, Z방향)으로 평행한 회동축 J4를 중심으로 하여, 불규칙하게 미소 각도만큼 회동하는 회동 기구(47b)가 설치된다.
도 17은, 광 조사부(43)의 회동 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 17에서는 조사광의 기판(9) 상에 있어서의 조사 영역을 부호 B1을 붙인 파선의 직사각형 으로 나타내고, 광 조사부(43)가 어느 각도만큼 회동했을 때의 조사 영역 B1도 2점 쇄선으로 도시하고 있다.
도 17에 도시한 바와 같이, 광 조사부(43)로부터의 조사광의 조사 영역 B1은, 복수의 토출구(422)에서 기판(9) 상에 토출된 직후의 패턴 형성 재료(도 17에서는, 2점 쇄선으로 기판(9) 상에 토출된 패턴 형성 재료(80)를 도시하고 있다)를 횡단하는 선형상으로 되어 있고, 도 17 중에 실선 및 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 조사 영역 B1의 토출구(422)에 대한 Y방향의 범위는, 광 조사부(43)의 회동에 의해, X방향에 관해 회동축 J4에서 떨어진 부분에서는 회동축 J4로부터의 거리가 커짐에 따라 크게 변화하고, 회동축 J4의 근방의 부분에서는 거의 변화하지 않는다.
이와 같이, 도 16의 헤드부(4c)를 갖는 패턴 형성 장치에서는, 노즐부(421)에서 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에, 회동 기구(47b)가 조사광의 조사 영역 B1을 회동축 J4를 중심으로 하여 불규칙하게 미소 회동함으로써, 기판(9) 및 토출된 패턴 형성 재료 상의 조사광의 조사 영역 B1 중에서, X방향에 관해 회동축 J4에서 떨어진 각 토출구(422)에 대응하는 부분 영역에 있어서, 패턴 형성 재료 상에 있어서의 조사광의 Y방향에 있어서의 조사 범위가 불규칙하게 변경된다. 이에 따라, 기판(9) 상에 형성되는 리브의 패턴 얼룩을 억제하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 패턴 형성 장치에서는, 기판(9)을 따라 상대적으로 이동하는 노즐부(421)에서 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에, 도 2의 마스크 이동 기구(45), 도 7의 마스크 이동 기구(45a), 도 9의 모터(436), 도 10의 실린더 기 구(47), 도 11의 전원(437), 도 12의 회동 기구(47a), 및, 도 16의 회동 기구(47b)의 각각이 조사광 변경부로서 작동함으로써, 기판(9) 및 토출된 패턴 형성 재료 상의 조사광의 조사 영역의 거의 전체에 있어서, 또는, 당해 조사 영역 중에서 이동 방향에 수직인 방향으로 배열된 복수의 부분 영역에 있어서, 패턴 형성 재료 상에 있어서의 조사광의 조도 분포, 조도, 또는, 이동 방향에 있어서의 조사 범위가 불규칙하게 변경되어, 기판(9) 상에 형성되는 리브의 패턴 얼룩이 억제된다. 패턴 형성 장치의 설계에 따라서는, 조사광의 조도 분포 및 조사 범위, 또는, 조도 및 조사 범위의 양쪽을 불규칙하게 변경하는 것도 가능하다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명해 왔지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 변형이 가능하다.
예를 들면, 패턴 형성 장치로 형성되는 패턴은 격자형상의 것이 되어도 된다. 도 18은 격자형상의 패턴(8a)의 일부를 도시한 도면이고, 도 19는 도 18 중의 화살표 A-A의 위치에 있어서의 패턴(8a)의 종단면도이다. 격자형상의 패턴(8a)이 형성될 때에는, 우선, 스트라이프형상의 복수의 리브(81a)에 의해 구성되는 패턴이 기판(9) 상에 형성되고, 그 후, 노즐부(421)가 토출구(422)의 피치가 다른 것으로 변경되고, 기판(9)의 방향을 90도 변경하여 리브(81a)의 위에 복수의 패턴 요소(81b)에 의해 구성되는 패턴이 형성된다(단, 기판(9) 상의 리브(81a)와 간섭하지 않도록 노즐부(421)와 기판(9) 사이의 간격이 조정된다). 그리고, 패턴(8a)이 소성됨으로써, 예를 들면, 플라즈마 표시 장치용의 리브가 된다. 리브(81a, 81b)가 형성될 때에도, 상기 제1 내지 제3 실시 형태와 동일하게, 토출된 패턴 형성 재료 상에 있어서의 조사광의 조도 분포, 조도, 또는, 이동 방향에 있어서의 조사 범위가 경시적으로 불규칙하게 변경됨으로써, 기판(9) 상에 형성되는 격자형상의 리브의 패턴(8a) 얼룩을 억제하는 것이 가능하다.
패턴 형성에 이용되는 광 경화성의 패턴 형성 재료는, 자외선 이외의 파장대의 광에 대한 경화성을 갖는 것이어도 된다. 이 경우, 광 조사부(43)에서 출사되는 광은 당해 파장대를 포함하는 것이 된다. 또, 패턴 형성 재료는, 저연화점 유리 프릿을 포함하는 것이 바람직하지만, 패턴이 형성되는 기판의 용도에 따라서는, 다른 재료를 이용하는 것도 가능하고, 패턴 형성 재료는, 패턴 형성 후에 소성이 행해지지 않는 것이어도 된다.
패턴 형성 장치에서는, 스테이지(20) 상의 기판(9)이 헤드부에 대해 Y방향으로 이동하지만, 헤드부가 기판(9)에 대해 Y방향으로 이동해도 된다. 즉, 패턴 형성 장치에 있어서의 노즐부(421) 및 광 조사부(43)의 기판(9)에 대한 Y방향으로의 이동은, 상대적인 것이면 된다.
도 4의 패턴 형성 동작에서는, 조사광의 출사, 조사 영역에 있어서의 조사광의 조도, 조도 분포 또는 조사 범위의 불규칙한 변경, 기판(9)의 이동, 패턴 형성 재료의 토출이 순서대로 개시되고, 그 후, 이러한 처리가 반대의 순서로 정지되지만, 도 4의 동작은, 실질적으로는, 노즐부(421)에서 패턴 형성 재료를 토출하는 동작에 병행하여, 광 조사부(43)에서 기판(9) 상의 패턴 형성 재료에 조사광을 조사하고, 노즐부(421) 및 광 조사부(43)를 기판(9)에 대해 상대적으로 이동하고, 또한, 조사 영역에 있어서의 조사광의 조도, 조도 분포 또는 조사 범위를 불규칙하게 변경하는 처리로 되어 있다.
또, 패턴 형성 장치는, 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display)용의 기판에 있어서의 스페이서의 패턴의 형성 등에 이용되어도 되고, 표시 장치 이외에 이용되는 유리 기판, 회로 기판, 세라믹 기판, 반도체 기판 등에 패턴을 형성하는 경우에 이용되어도 된다. 패턴 형성 장치에서는, 한 방향에 관해 같은 피치로 배열되는 선형상의 복수의 패턴 요소로 구성되는 패턴을 여러 가지 기판 상에 당해 패턴의 얼룩을 억제하면서 형성하는 것이 가능하다.
본 발명을 상세하게 서술하여 설명하였지만, 이미 서술한 설명은 예시적으로서 한정적인 것은 아니다. 따라서, 이 발명의 범위를 일탈하지 않는 한, 다수의 변형이나 양태가 가능한 것이 이해된다.
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 패턴 형성 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는, 노즐부 및 광 조사부의 선단 근방을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은, 마스크의 일부를 도시한 도면이다.
도 4는, 기판 상에 리브 패턴을 형성하는 동작의 흐름을 도시한 도면이다.
도 5는, 기판 상에 형성되는 리브를 도시한 평면도이다.
도 6은, 수지 필름의 투과율과 파장의 관계를 도시한 도면이다.
도 7은, 마스크 이동 기구의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 8은, 마스크의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 9는, 제2 실시 형태에 따른 광원 유닛의 구성을 도시한 도면이다.
도 10은, 헤드부의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 11은, 광원 유닛의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 12는, 제3 실시 형태에 따른 헤드부의 구성을 도시한 도면이다.
도 13은, 마스크의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 14는, 마스크의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 15는, 광 조사부의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 16은, 헤드부의 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 17은, 광 조사부의 회동 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은, 격자형상의 패턴의 일부를 도시한 도면이다.
도 19는, 격자형상의 패턴의 단면도이다.

Claims (12)

  1. 기판 상에 패턴을 형성하는 패턴 형성 장치로서,
    복수의 토출구로부터 광 경화성을 갖는 패턴 형성 재료를 기판 상에 토출하는 노즐부와,
    상기 기판 상에 토출된 패턴 형성 재료에 조사광을 조사하는 광 조사부와,
    상기 노즐부로부터 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에, 상기 노즐부 및 상기 광 조사부를 상기 기판을 따른 이동 방향으로 상기 노즐부를 선행시키면서 상기 기판에 대해 상대적 또한 연속적으로 이동함으로써, 상기 이동 방향에 수직인 방향에 관해 같은 피치로 배열된 선형상의 복수의 패턴 요소로 구성되는 패턴을 상기 기판 상에 형성하는 이동 기구와,
    상기 노즐부로부터 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에, 상기 기판 및 상기 패턴 형성 재료 상의 상기 조사광의 조사 영역의 거의 전체에 있어서, 또는, 상기 조사 영역 중에서 상기 이동 방향에 수직인 방향으로 배열 설정된 복수의 부분 영역에 있어서, 상기 패턴 형성 재료 상에 있어서의 상기 조사광의 조도, 조도 분포, 또는, 상기 이동 방향에 있어서의 조사 범위를 불규칙하게 변경하는 조사광 변경부를 구비하는 패턴 형성 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조사광 변경부가, 상기 광 조사부와 상기 기판 사이의 광로 상에 배치 되는 마스크의 투과율의 분포를, 상기 노즐부에서 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에 불규칙하게 변경하는 기구인, 패턴 형성 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 마스크가 상기 기판에 평행하게 이동함으로써, 상기 광로 상에 있어서의 상기 마스크의 투과율의 분포가 변경되는, 패턴 형성 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 조사부로부터의 상기 조사광의 상기 기판 상에 있어서의 조사 영역이 상기 패턴 형성 재료를 횡단하는 선형상이고,
    상기 조사광 변경부가, 상기 노즐부로부터 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에 상기 조사 영역을 상기 이동 방향으로 상기 복수의 토출구에 대해 불규칙하게 미소 이동, 또는, 상기 조사 영역을 상기 기판의 법선 방향에 평행한 회동축을 중심으로 하여 불규칙하게 미소 회동하는 기구인, 패턴 형성 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 조사광 변경부가, 상기 노즐부로부터 패턴 형성 재료가 토출되는 동안에 상기 광 조사부를 상기 기판의 법선 방향으로 불규칙하게 이동하는 기구인, 패턴 형성 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조사광 변경부에 의해 불규칙하게 변경되는 상기 조사광의 상기 조도의 변동폭이, 상기 조사 영역에 있어서의 공간적 또한 시간적인 조도의 평균치의 2% 이상 10% 이하인, 패턴 형성 장치.
  7. 기판 상에 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법으로서,
    a) 노즐부의 복수의 토출구로부터 광 경화성을 갖는 패턴 형성 재료를 기판 상에 토출하는 공정과,
    b) 상기 기판 상에 토출된 패턴 형성 재료에 광 조사부로부터의 조사광을 조사하는 공정과,
    c) 상기 a) 공정에 병행하여, 상기 노즐부 및 상기 광 조사부를 상기 기판을 따른 이동 방향으로 상기 노즐부를 선행시키면서 상기 기판에 대해 상대적 또한 연속적으로 이동함으로써, 상기 이동 방향에 수직인 방향에 관해 같은 피치로 배열된 선형상의 복수의 패턴 요소로 구성되는 패턴을 상기 기판 상에 형성하는 공정과,
    d) 상기 a) 공정에 병행하여, 상기 기판 및 상기 패턴 형성 재료 상의 상기 조사광의 조사 영역의 거의 전체에 있어서, 또는, 상기 조사 영역 중에서 상기 이동 방향에 수직인 방향으로 배열 설정된 복수의 부분 영역에 있어서, 상기 패턴 형성 재료 상에 있어서의 상기 조사광의 조도, 조도 분포, 또는, 상기 이동 방향에 있어서의 조사 범위를 불규칙하게 변경하는 공정을 구비하는, 패턴 형성 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 d) 공정에 있어서, 상기 광 조사부와 상기 기판의 사이의 광로 상에 배치되는 마스크의 투과율의 분포가 불규칙하게 변경되는, 패턴 형성 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 마스크가 상기 기판에 평행하게 이동함으로써, 상기 광로 상에 있어서의 상기 마스크의 투과율의 분포가 변경되는, 패턴 형성 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 광 조사부로부터의 상기 조사광의 상기 기판 상에 있어서의 조사 영역이 상기 패턴 형성 재료를 횡단하는 선형상이고,
    상기 d) 공정에 있어서, 상기 조사 영역이 상기 이동 방향으로 상기 복수의 토출구에 대해 불규칙하게 미소 이동, 또는, 상기 조사 영역이 상기 기판의 법선 방향에 평행한 회동축을 중심으로 하여 불규칙하게 미소 회동하는, 패턴 형성 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 d) 공정에 있어서, 상기 광 조사부가 상기 기판의 법선 방향으로 불규칙하게 이동하는, 패턴 형성 방법.
  12. 청구항 7 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 d) 공정에 있어서, 불규칙하게 변경되는 상기 조사광의 상기 조도의 변동폭이, 상기 조사 영역에 있어서의 공간적 또한 시간적인 조도의 평균치의 2% 이상 10% 이하인, 패턴 형성 방법.
KR1020070090761A 2006-11-15 2007-09-07 패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법 KR100836415B1 (ko)

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