WO2017090547A1

WO2017090547A1 - 膜パターン描画方法、塗布膜基材、及び、塗布装置

Info

Publication number: WO2017090547A1
Application number: PCT/JP2016/084377
Authority: WO
Inventors: 雄悟福島; 哲友枝
Original assignee: 東レエンジニアリング株式会社
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2017-06-01

Abstract

インクジェット法により基材上に膜パターンを形成する場合に、描画性を向上させることができ、さらに、描画性が向上に伴う膜パターン形成時間の増加を抑えることができる膜パターン描画方法、塗布膜基材、及び、塗布装置を提供する。　具体的には、基材上の膜形成領域にインクジェット法により液滴を行って膜パターンを形成する膜パターン描画方法であって、基材上の膜形成領域を描画可能な微少液滴を吐出することにより下地膜パターンを形成する下地膜形成工程と、前記下地膜パターン上に前記下地膜パターンを形成した液滴よりも液量の多い液滴を吐出することにより膜パターンを形成する厚膜形成工程とを有するように構成する。

Description

膜パターン描画方法、塗布膜基材、及び、塗布装置

　本発明は、基材上に塗布液を吐出することにより形成される膜パターンについて、パターンの描画性向上と、描画性が向上に伴う膜パターン形成時間の増加を抑えることができる膜パターンの描画方法、この膜パターンの描画方法により得られる塗布膜基材、及び、この膜パターンの描画方法に適した塗布装置に関するものである。

　ガラスやフィルム等の基材上にインクジェット法により液滴を吐出し、線分、矩形状等、様々な形状の塗布膜（膜パターンという）を形成することが望まれている。例えば、プリント基板やパッケージ基板のような配線基板（基材）における配線パターン、パワー半導体の絶縁膜パターンは、従来では、フォトリソグラフィにより形成されていた。ところが、フォトリソグラフィでは、塗布、露光、エッチングなど多くの工程が必要であり、さらに、エッチング工程では多量の塗布材料を消費していたため、インクジェット法を用いることにより、少ない工程で塗布材料を無駄にすることなく膜パターンを形成することが検討されている。

　例えば、図９、図１０に示すように、長方形の電極１００の外周１００ａに沿って膜パターン１０１を形成する場合、フォトリソグラフィでは、膜パターン１０１を形成する塗布材料を全面塗布し、膜パターン１０１以外の部分の塗布材料を取り除くことになるため、膜パターン１０１以外の部分の塗布材料が無駄に消費される。一方、インクジェット法では、膜パターン１０１部分に塗布材料を塗布できるため、塗布材料が必要な膜パターン１０１部分のみに塗布材料が供給されることにより、フォトリソグラフィで問題視された塗布材料の無駄が解消される（例えば、下記特許文献１参照）。このインクジェット法による描画は、基材１０２上に膜パターン１０１に応じた膜形成領域１０３が設定されており、その膜形成領域１０３に塗布材料である一定粒径の液滴１０４を多数吐出することにより行われる。すなわち、基材１０２を載置するステージと液滴１０４を吐出する液滴ユニットを備える塗布装置により、ステージに載置された基材１０２上に液滴ユニットを走査させて、基材１０２に設定された膜形成領域１０３に液滴１０４を吐出することにより膜パターン１０１が形成される。

特開２０００－１３３６４９号公報

　近年では、配線基材１０２、パワー半導体等の高性能化、用途拡大に応じて膜パターン形状の複雑化、細線化による塗布の高精度化が求められている。そのため、従来のインクジェット法による膜パターン１０１の形成では描画の高精度化の要求を満たせない場合があった。すなわち、図１０（ａ）に示すように、インクジェット法によって膜形成領域１０３に液滴１０４を行うと、膜形成領域１０３に着弾した液滴１０４（塗布材料）は基材１０２の表面に沿って濡れ広がるため、着弾した瞬間の形状より僅かに大きな領域に広がる。これを考慮して膜形成領域１０３の少し内側に着弾させて塗布しても、１発目の液滴１０４と、それ以降の液滴１０４とが重なってしまうことにより、１滴のみの液滴１０４と液敵同士が重なった液滴１０４とでは、液量と乾燥状態が異なるため、濡れ広がり方が異なる現象が生じる。そのため、図１０（ｂ）に示すように、実際の膜パターン１０１の端部（エッジ部１０１ａ）は、ミクロで見た場合に波打つ形状を有しており、この波打つ度合いが膜形成領域１０３の境界部に沿わず、図１０（ｂ）の矢印のように、膜パターン１０１のエッジ部１０１ａが許容範囲を超えた場合には描画の高精度化の要求を満たすことができないという問題があった。

　そこで、本発明は、インクジェット法により基材上に膜パターンを形成する場合に、描画性を向上させることができ、さらに、描画性が向上に伴う膜パターン形成時間の増加を抑えることができる膜パターン描画方法、塗布膜基材、及び、塗布装置を提供することを目的としている。

　上記課題を解決するために本発明の膜パターン描画方法は、基材上の膜形成領域にインクジェット法により液滴を行って膜パターンを形成する膜パターン描画方法であって、基材上の膜形成領域を描画可能な微少液滴を吐出することにより下地膜パターンを形成する下地膜形成工程と、前記下地膜パターン上に前記下地膜パターンを形成した液滴よりも大粒の液滴を吐出することにより膜パターンを形成する厚膜形成工程と、を有することを特徴としている。

　上記膜パターン描画方法によれば、下地膜形成工程により微少液滴で下地膜パターンを形成し、その後、厚膜形成工程により下地膜パターン上に前記微少液滴よりも液量の多い大粒の液滴を塗布することにより膜パターンを形成するため、膜形成領域を精度よく描画することができ、さらに高精度塗布による塗布時間の増加を抑えることができる。すなわち、膜形成領域を描画可能な微少液滴、換言すれば、分解能の高い液滴で描画することにより、複雑化、細線化された膜パターンであっても細部まで精度よく液滴させることができる。すなわち、液滴の粒径が小さく一滴の液量が少量であるため、膜形成領域に着弾させたときの乾燥速度が早くなり濡れ広がりが抑制される。具体的には、膜形成領域に着弾された液滴同士が重なる場合であっても、従来の液滴に比べて液量が少ない分、濡れ広がりが抑えられるため、膜パターン（下地膜パターン）の端部（エッジ部）の波打ち現象が抑えられ、描画精度を向上させることができる。そして、膜形成領域に応じた下地膜パターンが形成された後、厚膜形成工程により微少液滴よりも液量の多い大粒の液滴を着弾させる。すなわち、大粒の液滴が下地膜パターンに馴染むことにより最終的な膜パターンが形成される。これにより、微少液滴のみで膜パターンを形成した場合に比べて、吐出回数、及び走査回数が減少させることができるため、膜パターンの形成に必要な時間が長くなるのを抑えることができる。すなわち、微少液滴のみで膜パターンを形成すると、基材１枚に要する処理時間（タクトタイム）が増加し、さらに、処理時間が長くなると微少液滴の乾燥速度が速いことから液滴同士のなじみが悪く、膜ムラ、筋ムラ等の発生により、膜そのものの品質に影響及ぼす可能性がある。しかし、下地膜パターンが形成された後の厚膜形成工程では、微少液滴よりも大粒の液滴で膜パターンを形成するため、微少液滴のみで膜パターンを形成する場合に比べて、吐出回数が減少し塗布動作を短くすることができ、膜パターン形成に要する時間を短縮させることができる。

　また、前記厚膜形成工程は、前記下地膜形成工程終了後、前記下地膜パターンが完全に乾燥する前に開始され、前記下地膜パターンが完全に乾燥する前に完了される構成するのが好ましい。

　上記構成によれば、下地パターンが形成された後、厚膜形成工程により液量の多い大粒の液滴が塗布されると、大粒の液滴が下地膜パターンの表面張力により引っ張られることにより、液滴が下地パターンを超えて濡れ広がることを防止しつつ、膜パターンを形成することができる。そして、下地パターンが完全に乾燥する前に厚膜形成工程が完了されるため、全ての大粒の液滴が下地パターンが乾燥する前に液滴されることにより、大粒の液滴と下地パターンとが馴染んで全体として均一な膜パターンが形成され、膜ムラ、筋ムラ等の発生を抑えることができる。

　また、少なくとも、前記下地膜形成工程では、液滴を吐出して基材に膜パターンを形成する液滴ユニットと前記基材との相対位置と、前記液滴ユニットの各ノズルに設定された吐出位置座標とが一致した場合に、前記液滴ユニットから液滴が吐出される構成にしてもよい。

　この構成によれば、従来のビットマップデータに基ついて各ノズルから液滴を吐出させて膜パターンを描画する方法に比べて、より位置分解能を向上させて液滴を吐出することができるため、膜パターンの描画性を向上させることができる。

　また、上記課題を解決するために本発明の塗布膜基材は、上記膜パターン描画方法によって形成されたことを特徴としている。

　上記塗布膜基材によれば、膜ムラ、筋ムラ等のない高品質な塗布膜基材にすることができる。

　また、上記課題を解決するために本発明の塗布装置は、基材を載置するステージと、前記ステージに載置された基材に対し相対的に移動しつつ、液滴を吐出して基材に膜パターンを形成する液滴ユニットと、を備え、前記液滴ユニットは、基材上の膜形成領域を描画可能な微少液滴を吐出する微少液滴ノズルと、前記微少液滴よりも液量の多い液滴を吐出する厚膜ノズルとを有することを特徴としている。

　上記塗布装置によれば、液滴ユニットに微少液滴を吐出する微少液滴ノズルと、微少液滴よりも大径の厚膜ノズルとを備えているため、基材上に微少液滴ノズルで下地膜パターンを形成した後、すぐに液量の多い大粒の液滴を吐出することができるため、下地膜パターンが完全に乾燥する前に厚膜ノズルから大粒の液滴を吐出し、膜パターンを形成することができる。また、上記下地膜形成工程と厚膜形成工程とを有する膜パターン描画方法による塗布膜基材を１台の装置で形成することができる。

　また、前記液滴ユニットは、前記微少液滴ノズルを有する第１ノズルヘッドと、前記厚膜ノズルを有する第２ノズルヘッドと前記第１ノズルヘッド及び第２ノズルヘッドを前記ステージ上に移動させるヘッド移動機構を備えている構成としてもよい。

　この構成によれば、一方のノズルヘッドが塗布動作中に、他方のノズルヘッドがフラッシングすることができるため、微少液滴ノズル内で液滴が乾燥してノズル詰まりが生じるのを抑えることができる。

　また、前記微少液滴ノズル及び前記厚膜ノズルと、前記ステージ上の基材との相対位置を検出する位置検出部と、前記微少液滴ノズル及び前記厚膜ノズルの各ノズルが液滴を吐出する吐出位置座標を前記各ノズル毎に記憶する記憶部と、を備え、前記位置検出部で検出された位置と前記吐出位置座標とが一致したときに前記各ノズルから液滴を吐出させる駆動信号を出力する駆動信号出力部を有する構成にしてもよい。

　この構成によれば、位置検出部で検出された各ノズルと基材との相対位置と、各ノズル毎に設定された吐出位置座標とが一致した場合に液滴が吐出されるため、位置検出部における位置分解能に合わせて液滴を吐出させることができる。したがって、従来のビットマップデータに基ついて各ノズルから液滴を吐出させて膜パターンを描画する方法に比べて吐出される液滴の位置分解能を向上させることができる。

　また、少なくとも前記微少液滴ノズルと前記ステージ上の基板との相対位置を検出する位置検出部と、前記微少液滴ノズルの各ノズルが液滴を吐出する吐出位置座標を前記各ノズル毎に記憶する記憶部と、を備え、
　前記位置検出部で検出された位置と前記吐出位置座標とが一致したときに前記各ノズルから液滴を吐出させる駆動信号を出力する駆動信号出力部を有する構成にしてもよい。

　この構成によれば、微少液滴ノズルに対してのみ、各ノズルと基材との相対位置と、各ノズル毎に設定された吐出位置座標とが一致した場合に液滴が吐出されるため、微少液滴ノズルに対してのみ、位置検出部における位置分解能に合わせて液滴を吐出させることができる。すなわち、例えば、高解像度が必要な輪郭のみ微少液滴ノズルで描画し、その後、厚膜ノズルで輪郭内部の領域を描写することができ、複雑な輪郭を有する膜パターンを短時間で形成することができる。

　本発明によれば、インクジェット法により基材上に膜パターンを形成する場合に、描画性を向上させることができ、さらに、描画性が向上に伴う膜パターン形成時間の増加を抑えることができる。

本発明の塗布装置を概略的に示す上面図である。上記塗布装置の側面図である。基材と膜パターンとを示す図であり、（ａ）は基材がシートに貼り付けられた状態を示す図、（ｂ）は基材上に膜パターンが形成された状態を示す図である。本発明の膜パターン描画方法を示すフローチャートである。膜形成領域への液滴の着弾状態を示すイメージ図である。膜パターンが形成される状態を示す図であり、（ａ）は微少液滴を着弾させた状態を示す図、（ｂ）は微少液滴同士が重なって下地膜パターンが形成された状態を示す図、（ｃ）は微少液滴よりも液量の多い液滴を着弾させた状態を示す図、（ｄ）すべての液滴が重なって膜パターンが形成された状態を示す図である。他の実施形態における膜形成領域への液滴の着弾状態を示すイメージ図である。他の実施形態における膜パターンが形成される状態を示す図であり、（ａ）は微少液滴を着弾させた状態を示す図、（ｂ）は微少液滴同士が重なって下地膜パターンが形成された状態を示す図、（ｃ）は微少液滴よりも液量の多い液滴を着弾させた状態を示す図、（ｄ）すべての液滴が重なって膜パターンが形成された状態を示す図である。膜パターンが形成された基材を示す図である。従来の方法で膜形成領域に膜パターンを形成する状態を示す図であり、（ａ）は膜形成領域に液滴を着弾させた状態を示すイメージ図、（ｂ）は膜形成領域に膜パターンが形成された状態を示す図である。ビットマップ情報に基づいて吐出する状態を説明するための図である。格子の間に膜を形成する状態を説明するための図である。吐出位置座標情報に基づいて吐出する状態を説明するための図である。ビットマップ情報又は吐出位置座標情報に基づいて膜形成領域に液滴を着弾させた状態を示す図である。

　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

　図１は、本発明の塗布装置を概略的に示す上面図であり、図２は、図１の塗布装置の側面図、図３は、基材と膜パターンとを示す図であり、図３（ａ）は基材がシートに貼り付けられた状態を示す図、図３（ｂ）は基材上に膜パターンが形成された状態を示す図である。

　図１、図２に示すように、塗布装置は、基材Ｗを載置するステージ１０と、基材Ｗ上に塗布材料を吐出する液滴ユニット２とを備えており、ステージ１０と液滴ユニット２とを相対的に移動させつつ塗布材料を吐出させることにより、基材Ｗ上に膜パターン３を形成することができるようになっている。すなわち、ステージ１０が一方向に移動可能に形成され、液滴ユニット２には、塗布材料を吐出するノズルヘッド４がステージ１０の移動方向と直交するように形成されており、これらステージ１０とノズルヘッド４とが交差するエリア（塗布エリアＡ）で、塗布材料が吐出されて基材Ｗ上に膜パターン３が形成される。

　なお、以下の説明では、ステージ１０が移動する方向をＸ軸方向、ノズルヘッド４が移動する方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向として説明を進めることとする。

　ここで、図３は、一例としてパワー半導体チップ（以下、単にチップという）を基材Ｗとした場合の図であり、図３（ａ）は、シートＳ上に複数のチップ（基材Ｗ）が貼り付けられた図、図３（ｂ）は、基材Ｗ上に膜パターン３が形成された１枚のチップを示す図である。このチップは、電極部Ｅと電極部Ｅを覆う絶縁膜部Ｒとを有しており、ほぼ長方形の電極部Ｅの周囲を覆うように絶縁膜部Ｒが設けられている。本実施形態では、基材Ｗ上に電極部Ｅが形成されたものが供給され、基材Ｗ上の電極部Ｅに塗布材料を塗布することにより膜パターン３を形成し、最終的にこの膜パターン３が絶縁膜部Ｒとして形成される。すなわち、基材Ｗには、膜パターン３に応じた膜形成領域５が設定されており、図３（ｂ）に示すように、円環状の長方形であってコーナー部が円弧状に形成された膜形成領域５が設定されている。

　この膜形成領域５は、線幅が１００μｍ～３００μｍの範囲で設定され、線幅の振れ（波打つ部分の許容範囲）が１０μｍ～３０μｍで設定されている。このような基材ＷがシートＳ上に複数貼り付けられており、１枚のシートＳがステージ１０に載置されると、各基材Ｗそれぞれの膜形成領域５に塗布材料の液滴３０を吐出されることにより膜パターン３が形成される。なお、本実施形態では、パワー半導体チップを例に説明するが、これに限定されるわけではなく、プリント基板やパッケージ基板のような配線基板を基材Ｗとしてもよく、線分、矩形状等、様々な形状の膜パターン３を形成するものであれば、あらゆるものに適用することができる。

　図１、図２に示す塗布装置は、上方から見て十字形状の基台６を有しており、この基台６上にステージ１０、液滴ユニット２が設けられている。具体的には、液滴ユニット２が一方向（Ｙ軸方向）に延びる形状を有しており、ステージ１０が液滴ユニット２のほぼ中央位置と交差するように移動可能に設けられている。また、この塗布装置は、各処理エリアが設定されており、Ｘ軸方向手前側に基材入替エリアＢが設定され、ステージ１０と液滴ユニット２とが交差する位置に塗布エリアＡが設定されている。すなわち、ステージ１０は、基材入替エリアＢと塗布エリアＡとに移動可能になっており、基材入替エリアＢで基材Ｗが搬入されるとステージ１０が塗布エリアＡに移動し、塗布エリアＡで基材Ｗ上に膜パターン３が形成された後、再び基材入替エリアＢに移動して基材Ｗが搬出されるようになっている。

　ステージ１０は、基材Ｗを載置するものであり、載置された基材Ｗが水平な姿勢を維持した状態で載置されるようになっている。本実施形態では、複数の基材Ｗが貼り付けられたシートＳが載置される。このステージ１０の表面には、真空ポンプが接続された複数の吸引孔が形成されており、真空ポンプを作動させることにより、吸引孔に吸引力を発生させて基材Ｗ（シートＳ）をステージ１０の表面に保持できるようになっている。

　このステージ１０は、一方向に移動できるようになっている。すなわち、基台６上にはＸ軸方向に延びるレール１１が設けられており、このレール１１にステージ１０がスライド自在に取り付けられている。そして、ステージ１０にはリニアモータが取り付けられており、リニアモータを駆動制御することにより任意の位置に移動、及び、停止できるようになっている。これにより、ステージ１０が塗布エリアＡ及び基材入替エリアＢに移動することができるようになっている。この塗布エリアＡは、液滴ユニット２から基材Ｗ上に液滴３０を吐出して膜パターン３を形成するエリアである。すなわち、ステージ１０は、液滴ユニット２に対してＸ軸方向に微少移動することができようになっており、所定位置におけるＸ軸方向成分の移動を正確に行えるようになっている。

　また、基材入替エリアＢは、基材Ｗが貼り付けられたシートＳの入替を行うエリアであり、ロボットハンド等を介して基材Ｗの搬入及び搬出が行われる。すなわち、基材Ｗの搬入時には、ステージ１０は、基材入替エリアＢに移動し、ステージ１０表面にシートＳ（基材Ｗ）が供給される。そして、塗布エリアＡに移動して基材Ｗに膜パターン３が形成された後、再び基材入替エリアＢに移動し、塗布膜基材Ｗ（膜パターン３が形成された基材Ｗ（シートＳ））がロボットハンド等を介して搬出される。

　液滴ユニット２は、基材Ｗ上に液滴３０を着弾させて膜パターン３を形成するものである。液滴ユニット２は、一方向（Ｙ軸方向）に延びるガントリ部２１と、このガントリ部２１に設けられたノズルヘッド４とを有している。

　ガントリ部２１は、基台６上にＹ軸方向に離れて設置される２本の脚部２２と、これらの脚部２２を連結するＹ軸方向に延びるビーム部２３とで形成される門型形状を有している。すなわち、ガントリ部２１は、ステージ１０を移動させるレール１１を跨ぐ形状に形成されている。そして、ビーム部２３にはノズルヘッド４が設けられており、本実施形態では、微少液滴３０ａを吐出させる微少液滴ノズルヘッド４１（第１ノズルヘッド）と、微少液滴３０ａよりも液量の多い液滴３０ｂを吐出させる厚膜ノズルヘッド４２（第２ノズルヘッド）とを有している。ここで、微少液滴ノズルヘッド４１（第１ノズルヘッド）、厚膜ノズルヘッド４２（第２ノズルヘッド）を区別して示す必要がない場合には、単にノズルヘッド４ということにする。

　ノズルヘッド４は、ビーム部２３が脚部２２に対して昇降動作することにより、基材Ｗに対して昇降動作できるようになっている。これにより基材Ｗに塗布材料を吐出する塗布動作の際には、基材Ｗとノズルヘッド４との距離が適切になるように調節される。ノズルヘッド４には、塗布材料を吐出するヘッドモジュールが複数設けられている。このヘッドモジュールは、ピエゾ素子を駆動源としたインク吐出装置であり、ステージ１０に対向する平坦なノズル面に複数のノズルが形成されている。そして、ピエゾ素子を駆動させることにより各ノズルから一滴ずつ塗布材料を吐出できるようになっている。なお、本実施形態では、後述の微少液滴ノズル、厚膜ノズルを区別する必要がない場合は、単にノズルという。

　また、ノズルヘッド４のうち、微少液滴ノズルヘッド４１（第１ノズルヘッド）は、微少液滴３０ａを吐出し下地膜パターン３を形成するためのものである。ここで、下地膜パターン３とは、膜パターン３を形成するための下地のことであり、膜形成領域５に最初に形成される膜パターン３である。本実施形態では、膜形成領域５全面に薄い膜である下地膜パターン３が形成され、その後、後述する厚膜パターン３が形成されることにより一体化された膜パターン３が形成される。微少液滴ノズルヘッド４１は、微少液滴ノズルを有しており、微少液滴３０ａにより複雑化、細線化された膜パターン３（下地膜パターン３）を描画することができる。この微少液滴３０ａとは、膜パターン３を描写する分解能を有する程度の液滴３０であり、着弾して塗布膜を形成した場合に、液量と乾燥状態の関係から、膜形成領域５の端部（膜パターン３のエッジ部３１）の波打ち現象が抑えられ、膜パターン３のエッジ部３１における線幅の振れの要求精度をクリアできる程度の液滴３０である。従来の液滴３０（１０～２０ｐｌ）では、複雑化、細線化された膜パターン３を描画すると、膜形成領域５の端部（エッジ部３１）に波打つ現象が生じ、この波打つ度合いが膜形成領域５の境界部に沿わず、描画の高精度化の要求を満たすことができなかったが、従来の液滴３０よりも粒径が小さく少量の微少液滴３０ａを吐出できることにより、エッジ部３１の要求を満足させることができる。

　また、微少液滴ノズルヘッド４１は、ビーム部２３に沿ってＹ軸方向に移動できるようになっている（ヘッド移動機構）。具体的には、ビーム部２３上にはＹ軸方向に延びるレールが設けられており、このレールに微少液滴ノズルヘッド４１がスライド自在に取り付けられている。そして、リニアモータを駆動制御することにより任意の位置に移動、及び、停止できるようになっている。これにより、微少液滴ノズルヘッド４１は、基材Ｗ上に塗布を行う塗布エリアＡと、待機エリアＰとに移動することができる。また、微少液滴ノズルヘッド４１は、Ｙ軸方向に微少移動できようになっており、塗布エリアＡではステージ１０上の基材Ｗに対してＹ軸方向の所定位置に塗布材料である液滴３０を精度よく着弾させることができる。すなわち、微少液滴ノズルヘッド４１がＹ軸方向に移動し、ステージ１０がＸ軸方向に移動することにより、微少液滴ノズルヘッド４１とステージ１０とが相対的に移動し、基材Ｗ上のＸＹ平面において設定された膜形成領域５の所定位置に精度よく微少液滴３０ａを着弾させることができるようになっている。

　また、微少液滴ノズルヘッド４１は、待機エリアＰでフラッシングを行うことにより、微少ノズルの目詰まりを防止することができる。本実施形態では、塗布エリアＡにおいて下地膜パターン３２を形成した後、待機エリアＰに移動する。そして、塗布エリアＡに次の新たなシートＳが供給され下地膜パターン工程が開始されるまで待機エリアＰにてフラッシングが行われ、微少ノズルの目詰まりを防止することができるようになっている。

　また、厚膜ノズルヘッド４２（第２ノズルヘッド）は、微少液滴３０ａよりも液量の多い大粒の液滴３０ｂを吐出して、下地膜パターン３２上に厚膜パターン３３を形成するものである。厚膜パターン３３とは、膜形成領域５に形成された下地膜パターン３２に塗布材料を補って膜パターン３を形成するために必要な追加的なパターン（厚膜パターン３３）のことである。下地膜パターン３２に液滴３０ｂを行って厚膜パターン３３を形成することにより下地膜パターン３２と厚膜パターン３３とが一体化されて膜形成領域５に応じた膜パターン３が形成される。すなわち、下地膜パターン３２が形成された後、下地膜パターン３２が完全に乾燥する前に液滴３０ｂを吐出することにより、吐出した液滴３０ｂと下地膜パターン３２とが馴染み膜パターン３が形成される。この厚膜ノズルヘッド４２の液滴３０ｂでは、膜形成領域５の分解能を満足できないが、膜形成領域５に形成された下地膜パターン３２に厚膜ノズルヘッド４２から液滴３０ｂが吐出されると、液滴３０ｂが表面張力の影響を受けることにより、着弾した液滴３０ｂが下地膜パターン３２に引っ張られ膜形成領域５に内に留まることができる。すなわち、厚膜ノズルヘッド４２から吐出された液滴３０ｂは、膜形成領域５から漏れる（はみ出す）ことなく厚膜パターン３３を形成し、ひいては下地膜パターン３２と馴染むことにより、膜パターン３を形成することができる。これにより、膜形成領域５に供給される液量を増大させることができるため、微少液滴ノズルのみで膜パターン３を形成する場合に比べて、膜パターン３の形成を短時間で行うことができる。

　厚膜ノズルヘッド４２は、微少液滴ノズルヘッド４１よりも大粒（液量の多い）液滴３０ｂを吐出できる厚膜ノズルを有しており、従来の液滴３０（１０～２０ｐｌ）と同程度の液滴３０ｂを吐出することができる。

　また、厚膜ノズルヘッド４２は、ビーム部２３に沿ってＹ軸方向に移動できるようになっている（ヘッド移動機構）。具体的には、ビーム部２３上には微少液滴ノズルヘッド４１とは別に、Ｙ軸方向に延びるレールが設けられており、このレールに厚膜ノズルヘッド４２がスライド自在に取り付けられている。そして、リニアモータを駆動制御することにより任意の位置に移動、及び、停止できるようになっている。これにより、厚膜ノズルヘッド４２は、基材Ｗ上に塗布を行う塗布エリアＡと、待機エリアＰとに移動することができる。また、厚膜ノズルヘッド４２は、Ｙ軸方向に微少移動できようになっており、塗布エリアＡではステージ１０上の基材Ｗに対してＹ軸方向の所定位置に塗布材料である液滴３０ｂを精度よく着弾させることができるようになっている。すなわち、厚膜ノズルヘッド４２がＹ軸方向に移動し、ステージ１０がＸ軸方向に移動することにより、厚膜ノズルヘッド４２とステージ１０とが相対的に移動し、基材Ｗ上のＸＹ平面において設定された膜形成領域５の所定位置に精度よく液滴３０ｂを着弾させることができるようになっている。

　また、厚膜ノズルヘッド４２は、待機エリアＰでフラッシングを行うことにより、厚膜ノズルの目詰まりを防止する。本実施形態では、塗布エリアＡにおいて厚膜パターン３３を形成した後、待機エリアＰに移動することができる。そして、塗布エリアＡに次の新たなシートＳが供給され下地膜形成工程後の厚膜形成工程が開始されるまで待機エリアＰにてフラッシングを行うことにより厚膜ノズルの目詰まりを防止できるようになっている。

　また、ビーム部２３には、ノズルヘッド４の反対側に検査ユニットが設けられている。すなわち、塗布エリアＡと基材入替エリアＢとの間には、検査エリアＣが設けられており、検査エリアＣにおいて基材Ｗの位置決めと、形成された膜パターン３の検査が行われる。具体的には、ビーム部２３には、検査カメラ７（ＣＣＤカメラ）が設けられており、検査エリアＣ外に待機していた検査カメラ７がビーム部２３の延びる方向に沿って移動しつつ基材Ｗ表面（シートＳの表面）を撮像できるようになっている。そして、基材Ｗに設けられたアライメントマークを撮像することにより、各基材Ｗに対する膜パターン３の形成位置（膜形成領域５）が把握され、把握された膜パターン３の形成位置に基づいてノズルヘッド４から液滴３０を吐出することにより膜パターン３が形成される。

　また、基材Ｗ上に膜パターン３が形成された後、検査カメラ７で各膜パターン３を撮像することにより、各膜パターン３の良否に関する検査が行われる。すなわち、検査カメラ７がビーム部２３に沿って移動しつつ（Ｙ軸方向に移動しつつ）膜パターン３の撮像を行った後、ステージ１０がＸ軸方向に移動し、再度、検査カメラ７がＹ軸方向に移動しつつ撮像を行うという動作を繰り返すことにより、シートＳ上の基材Ｗに形成されたすべての膜パターン３を撮像する。そして、撮像された画像データが後述する制御装置に送信され、制御装置により膜パターン３の良否が判定されるようになっている。

　制御装置（不図示）は、予め記憶されたプログラムに従って一連の塗布動作を実行すべく、各ユニットの駆動装置を駆動制御するとともに塗布動作に必要な各種演算を行うものである。本実施形態では、各基材Ｗに対して、アライメントマークを基準とした膜パターン３形成位置（基準位置）が記憶されており、ステージ１０に載置された基材Ｗ（シートＳ）のアライメントマークのズレ量に応じて各基材Ｗの膜パターン３形成位置（基準位置）が補正される。すなわち、検査カメラ７により撮像されたアライメントマークの位置情報から、膜パターン３形成位置が補正され、膜形成領域５におけるノズルヘッド４の吐出位置（着弾位置）が補正されるようになっている。これにより、基材Ｗが貼り付けられたシートＳの配置が多少ずれた場合でも、シートＳ上の基材Ｗに対して精度よく膜パターン３を形成することができる。

　また、形成すべき膜パターン３の線幅及び線幅の振れに関する許容値も設定されており、基材Ｗ上に膜パターン３が形成されると、検査カメラ７により撮像された画像データから線幅及び線幅の振れを算出し、これらの値が許容値内であるか否かを判定する。仮に、膜パターン３が許容値から外れるものであった場合には、基材入替エリアＢにおいて不良品として排出される。

　次に、この塗布装置における動作について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。

　まず、ステップＳ１において、基材Ｗの搬入が行われる。具体的には、基材入替エリアＢにステージ１０が待機しており、複数の基材Ｗが貼り付けられたシートＳがロボットハンドにより搬送されステージ１０上に載置される。

　次に、ステップＳ２において、アライメント処理が行われる。このアライメント処理では、ステージ１０に載置された基材Ｗに応じた膜形成領域５の位置補正が行われる。具体的には、ステージ１０が基材入替エリアＢから検査エリアＣに移動した後、検査カメラ７でアライメントマークを撮像することによりアライメントマーク位置を特定する。そして、特定されたアライメントマークのズレ量に応じて各基材Ｗの膜パターン３形成位置（基準位置）が補正され、膜形成領域５におけるノズルヘッド４の吐出位置（着弾位置）が決定される。

　次に、ステップＳ３において、下地膜形成工程が行われる。すなわち、各基材Ｗに対し、下地膜パターン３２を形成する。具体的には、検査エリアＣのステージ１０が塗布エリアＡに移動するとともに、微少液滴ノズルヘッド４１が待機エリアＰから塗布エリアＡに移動する。そして、上記ステップＳ２で算出した吐出位置情報に基づいて、微少液滴３０ａを各基材Ｗの膜形成領域５に吐出する。すなわち、図５に示すように、膜形成領域５の境界の内側に微少液滴３０ａを吐出し、膜形成領域５全体に一様な下地膜パターン３２を形成する。具体的には、図６に示すように、膜形成領域５に微少液滴３０ａが吐出されると、膜形成領域５に吐出された微少液滴３０ａは、粒径が小さく液量が少量であるため、膜形成領域５内に着弾して留まり、乾燥が着弾と同時に開始されることにより濡れ広がりが抑えられる（図６（ａ））。そして、隣接する微少液滴３０ａ同士が馴染むことにより膜形成領域５に一様な下地膜パターン３２が形成される（図６（ｂ））。すなわち、複雑化、細線化された膜形成領域５を精度よく描写しエッジ部３１における波打つ度合いが抑えられる。

　次に、ステップＳ４において厚膜形成工程が行われる。この厚膜形成工程は、下地膜パターン３２上に追加的にパターン（厚膜パターン３３）を形成する工程であり、下地膜パターン３２が完全に乾燥する前に開始され終了される。具体的には、下地膜パターン３２が形成された後、厚膜ノズルヘッド４２が待機エリアＰから塗布エリアＡに移動し、上記ステップＳ２で算出した吐出位置情報に基づいて、液滴３０ｂを各基材Ｗの膜形成領域５に吐出する。すなわち、図５及び図６（ｃ）に示すように、下地膜パターン３２上に吐出された液滴３０ｂは、吐出された液滴３０ｂが表面張力の影響を受け、下地膜パターン３２に引っ張られ膜形成領域５に内に留まる。そして、隣接する液滴３０ｂ同士が重なると同時に、完全には乾燥していない下地膜パターン３２に馴染むことにより、下地膜パターン３２と一体になった膜パターン３が形成される（図６（ｄ））。

　次に、ステップＳ５において、検査工程が行われる。すなわち、形成された膜パターン３の良否が判断される。具体的には、ステージ１０が検査エリアＣに移動するとともに、検査カメラ７が検査エリアＣに移動する。そして、検査カメラ７により基材Ｗ上のすべての膜パターン３を撮像し、得られた画像データに基づいて、形成された膜パターン３の良否判定が行われる。

　次に、ステップＳ６において、基材Ｗの排出が行われる。すなわち、ステージ１０が検査エリアＣから基材入替エリアＢに移動し、ロボットハンドにステージ１０上の基材Ｗ（シートＳ）が載置されることにより基材Ｗが排出される。この排出された基材Ｗは、後工程の乾燥装置により膜パターン３を完全に乾燥させる。

　上述のように本実施形態の塗布装置、膜パターン３描画方法によれば、下地膜形成工程により微少液滴３０ａで下地膜パターン３２を形成し、その後、厚膜形成工程により下地膜パターン３２上に前記微少液滴３０ａよりも大粒の液滴３０ｂを塗布することにより膜パターン３を形成するため、膜形成領域５を精度よく描画することができ、さらに高精度塗布による塗布時間の増加を抑え、パターン形成に要する時間を短縮させることができる。

　また、上記実施形態では、下地膜形成工程において、膜形成領域５全体に一様な下地膜パターン３２を形成する例について説明したが、図７、図８に示すように、膜形成領域５の境界部に沿う下地膜パターン３２を形成し、その後、厚膜形成工程を行うものであってもよい。具体的には、下地膜形成工程において、膜形成領域５の境界部、すなわち、外枠に沿って微少液滴３０ａを吐出する（図８（ａ））。着弾した微少液滴３０ａは、互いに重なりつつ外枠に沿って線状に濡れ広がる。そして、最終的に、膜形成領域５の境界部には、境界部に沿った線状の下地膜パターン３２が形成される（図８（ｂ））。すなわち、膜形成領域５に微少液滴３０ａが吐出されると、膜形成領域５に吐出された微少液滴３０ａは、粒径が小さく液量が少量であるため、膜形成領域５内に着弾して留まるとともに、乾燥が着弾と同時に開始されることにより濡れ広がりが抑えられ、膜形成領域５を精度よく描写される。これにより、形成された下地膜パターン３２のエッジ部３１における波打つ度合いが抑えられる。

　次に、膜厚形成工程において、膜形成領域５に液滴３０ｂが吐出され厚膜パターン３３が形成される。具体的には、下地膜パターン３２上、及び、基材Ｗ（電極）上に液滴３０ｂが吐出されることにより厚膜パターン３３が形成される。すなわち、液滴３０ｂが吐出されると着弾した液滴３０ｂ同士は重なりを生じて濡れ広がろうとするが、先に形成された線状の下地膜パターン３２が堰の役割を果たし、着弾した液滴３０ｂが下地膜パターン３２を超えて濡れ広がるのを抑えることができる（図８（ｃ））。そして、下地膜パターン３２は、そのエッジ部３１における波打つ度合いが抑えられているため、その後に吐出された液滴３０ｂが表面張力の影響により下地膜パターン３２で形成された枠内に留まろうとする。その結果、着弾した液滴３０ｂが下地膜パターン３２と馴染んで一体化されて形成された膜パターン３は、エッジ部３１における波打つ度合いが抑えられ、微少液滴３０ａの分解能を損なうことなく精度のよい膜パターン３が形成される（図８（ｄ））。

　また、上記実施形態では、ノズルヘッド４について、微少液滴３０ａを吐出して下地膜パターン３２を形成する微少液滴ノズルヘッド４１（第１ノズルヘッド４）と、厚膜パターン３３を形成する厚膜ノズルヘッド４２（第２ノズルヘッド４）とが独立して設けられる例について説明したが、１つのノズルヘッド４に微少液滴３０ａノズルと厚膜ノズルとが設けられるものであってもよい。この場合には、下地膜パターン３２が形成された後、ノズルヘッド４の入替動作を行うことなく厚膜パターン３３を形成することができるため、塗布材料の速乾性が高く、下地膜パターン３２がすぐに乾燥してしまう場合でも、すぐに吐出することができる点で好ましい。

　また、上記実施形態で説明した吐出位置情報は、通常、ビットマップデータから設定される。すなわち、図１１に示すように、ヘッド４５（上記実施形態のノズル８ヘッド４に相当）には、５つのノズル８（ノズル８１～８５）が設けられており、ヘッド４５が塗布方向に移動しながらノズル８から液滴を吐出することにより膜パターン３が形成されるように構成されている。吐出位置情報は、基材Ｗを複数の格子状に区分けされた画素データ（ビットマップデータ）で設定されており、図１１の例では塗りつぶされた画素Ｋのように設定されている。そして、塗布方向に１画素分進む毎に駆動信号が出力され、対象となるノズル８から液滴が吐出される。例えば、図１１の例では、左端から１画素進んだ状態でヘッド４５に駆動信号が入力されると、ノズル８１から液滴が吐出される。また、左端から２画素進んだ状態でヘッド４５に駆動信号が入力されると、ノズル８２とノズル８５から液滴が吐出される。このようにして、形成すべき膜パターン３に応じたビットマップデータを用意して、ビットマップデータによる吐出位置情報を基にして液滴を吐出し、基材Ｗ上に膜パターン３が形成される。

　ところが、ビットマップデータによる吐出位置情報が設定されると、各ノズル８は１画素進む毎に液滴を吐出するため、吐出位置（膜パターン３を形成する位置）がビットマップデータの分解能に制限される。すなわち、図１２に示すように、隣接する画素Ｋ同士の間に膜パターン３を形成したい場合は、画素Ｋ同士の境界部Ｖに液滴を吐出することができない（図中×印は、ビットマップデータに基づく各格子の着弾位置）。このような場合、どちらか一方の画素Ｋに液滴を吐出することになるが、この位置が膜形成領域５のエッジ部３１に該当する場合、膜パターン３のエッジ部３１の描画精度を低下させる要因となる。

　そこで、吐出位置情報としてビットマップデータを使用せず、各ノズル８と基材Ｗとの相対位置と、各ノズル８毎に設定された吐出位置座標とが一致した場合に液滴が吐出されるように制御することで吐出される液滴の位置分解能を向上させて、描画精度を向上させることができる。

　すなわち、このような塗布装置について説明すると、上記実施形態の塗布装置と同じ構成は省略するが、まず、各ノズル８とステージ１０上の基材Ｗとの相対位置を検出する位置検出部を備えている。この位置検出部は、本実施形態では、ステージ１０を移動させる駆動部（リニアモータ）にエンコーダが設けられており、このエンコーダからの出力パルスを制御装置でカウントすることにより、ステージ１０上の基材Ｗと各ノズル８との相対位置を検出することができるようになっている。

　また、制御装置は、各ノズル８が液滴を吐出する吐出位置座標を記憶する記憶部が設けられており、基材Ｗ上に形成する膜パターン３に応じて、アライメントマークを基準とした各ノズル８の吐出位置座標が記憶されている。この吐出位置座標は、アライメントマークの位置情報によって補正され、搬送された基材Ｗ毎に検査カメラ７によりアライメントマークが撮像されると、そのアライメントマークの位置情報から吐出位置座標が補正され、補正後の吐出位置座標が新たな吐出位置座標として記憶される。

　また、制御装置は、各ノズルに液滴と吐出させる駆動信号出力部を備えている。本実施形態では、微少液滴ノズルヘッド４１、厚膜ノズルヘッド４２は、各ノズル（微少液滴ノズル及び厚膜ノズル）毎に駆動信号を与えることで独立して液滴を吐出することができるノズルで構成されており、駆動信号出力部からの駆動信号を各ノズルに与えることで、与えられたノズルのみから液滴を吐出することができるようになっている。そして、駆動信号出力部は、位置検出部で検出された位置と吐出位置座標とが一致したときに、各ノズルに対して駆動信号を出力し、各ノズルから液滴を吐出させるようになっている。

　すなわち、例えば、図１３に示すように、ヘッド４５は、５つのノズル８を有しており、このヘッド４５を塗布方向に走行するように構成されている。そして、記憶部には、吐出位置座標として、ノズル８１は、吐出位置Ｐ１、Ｐ２で吐出するように設定され、ノズル８２は、吐出位置Ｐ３、Ｐ４で吐出するように設定されているというように、ノズル８１～８５に対してそれぞれ吐出位置座標がＰ１～Ｐ９まで設定されている。そして、ヘッド４５が塗布方向に走行すると、エンコーダからの出力パルスにより基材Ｗと各ノズル８との相対位置が検出される。そして、相対位置が吐出位置座標Ｐ１に到達すると、ノズル８１に対して駆動信号が出力され、吐出位置座標Ｐ１に液滴を吐出する。このようにして、エンコーダからの出力パルスにより検知された相対位置が、吐出位置座標Ｐ１～Ｐ９に一致すると、対象となるノズル８１～８５に駆動信号が出力され、次々に液滴が吐出される。

　この吐出位置座標情報に基づいて吐出する方法が、少なくとも、下地膜形成工程における液滴ユニットに適用することにより、塗布パターンの輪郭を高分解能で形成できるため、描画精度を向上させることができる。すなわち、図１４に示すように、ビットマップデータを基にして吐出を行うと、膜パターン３の端部（エッジ部３１）がビットマップの格子の間に位置した場合、すべての格子に液滴を吐出するとエッジ部３１の位置が予定されたエッジ部３１の位置より膜パターン３が外側に形成されてしまうため、エッジ部３１の格子には吐出位置が交互に設定される（図１４において×印）。そうすると、微少液滴であっても波打ち現象が少なからず残ってしまう場合があるが、吐出位置座標情報に基づいて吐出する方法では、ビットマップデータの格子にとらわれることなく、エンコーダの位置分解能により予定されたエッジ部３１の位置に吐出することができる（図１４において○印）。このように、ビットマップデータの格子情報にとらわれることなく、位置検出部の分解能に応じた位置に液滴を吐出することができるため、膜パターン３の描画性を向上させることができる。

　なお、上記実施形態では、位置検出部、記憶部、及び駆動信号出力部が、微少液滴ノズル及び厚膜ノズルの各ノズルに対して作用する例について説明したが、少なくとも微少液滴ノズルに対してのみ作用させる構成であってもよい。すなわち、上述したように、エッジ部３１のみ微少液滴ノズルによる吐出位置座標情報に基づいて吐出することにより、エッジ部３１は高精度に描画することができる。そして、エッジ部３１で形成された内側の領域（エッジ部３１で囲われた領域）を厚膜ノズルで液滴することにより膜パターンを形成するが、この厚膜ノズルで形成する領域は、位置分解能は特に必要としないため、従来のビットマップデータに基づいて塗布してもよい。このように、微少液滴ノズルのみ吐出位置座表情報に基づいてエッジ部３１を形成し、その内側の領域を厚膜ノズルでビットマップデータに基づいて膜パターンを形成することにより、すべてを吐出位置座標情報に基づいて形成する場合に比べて、膜パターン全体として高精度に描画しつつ、タクトタイムを短縮させることができる。

　また、下地膜形成工程だけでなく、厚膜形成工程でも吐出位置座標情報に基づいて吐出させてもよい。

　２　液滴ユニット
　３　膜パターン
　４　ノズルヘッド
　５　膜形成領域
　１０　ステージ
　３０　液滴
　３０ａ　微少液滴
　３２　下地膜パターン
　３３　厚膜パターン
　４１　微少液滴ノズルヘッド（第１ノズルヘッド）
　４２　厚膜ノズルヘッド（第２ノズルヘッド）
　Ａ　塗布エリア
　Ｂ　基材入替エリア
　Ｃ　検査エリア
　Ｐ　待機エリア
　Ｗ　基材

Claims

　基材上の膜形成領域にインクジェット法により液滴を行って膜パターンを形成する膜パターン描画方法であって、
　基材上の膜形成領域を描画可能な微少液滴を吐出することにより下地膜パターンを形成する下地膜形成工程と、
　前記下地膜パターン上に前記下地膜パターンを形成した液滴よりも液量の多い液滴を吐出することにより膜パターンを形成する厚膜形成工程と、
を有することを特徴とする膜パターン描画方法。
　前記厚膜形成工程は、前記下地膜形成工程終了後、前記下地膜パターンが完全に乾燥する前に開始され、前記下地膜パターンが完全に乾燥する前に完了されることを特徴とする請求項１に記載の膜パターン描画方法。
　少なくとも、前記下地膜形成工程では、液滴を吐出して基材に膜パターンを形成する液滴ユニットと前記基材との相対位置と、前記液滴ユニットの各ノズルに設定された吐出位置座標とが一致した場合に、前記液滴ユニットから液滴が吐出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の膜パターン描画方法。
　前記請求項１～３のいずれかに記載された膜パターン描画方法によって形成されたことを特徴とする塗布膜基材。
　基材を載置するステージと、
　前記ステージに載置された基材に対し相対的に移動しつつ、液滴を吐出して基材に膜パターンを形成する液滴ユニットと、
を備え、
　前記液滴ユニットは、基材上の膜形成領域を描画可能な微少液滴を吐出する微少液滴ノズルと、
　前記微少液滴よりも液量の多い液滴を吐出する厚膜ノズルと、
を有することを特徴とする塗布装置。
　前記液滴ユニットは、前記微少液滴ノズルを有する第１ノズルヘッドと、
　前記厚膜ノズルを有する第２ノズルヘッドと
　前記第１ノズルヘッド及び第２ノズルヘッドを前記ステージ上に移動させるヘッド移動機構を備えていることを特徴とする請求項５に記載の塗布装置。
　前記微少液滴ノズル及び前記厚膜ノズルと、前記ステージ上の基材との相対位置を検出する位置検出部と、前記微少液滴ノズル及び前記厚膜ノズルの各ノズルが液滴を吐出する吐出位置座標を前記各ノズル毎に記憶する記憶部と、を備え、
　前記位置検出部で検出された位置と前記吐出位置座標とが一致したときに前記各ノズルから液滴を吐出させる駆動信号を出力する駆動信号出力部を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の塗布装置。
　少なくとも前記微少液滴ノズルと前記ステージ上の基板との相対位置を検出する検出部と、前記微少液滴ノズルの各ノズルが液滴を吐出する吐出位置座標を前記各ノズル毎に記憶する記憶部と、を備え、
　前記位置検出部で検出された位置と前記吐出位置座標とが一致したときに前記各ノズルから液滴を吐出させる駆動信号を出力する駆動信号出力部を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の塗布装置。