特許 6033712 塗布膜形成方法および塗布装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6033712

(24)【登録日】2016年11月4日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】塗布膜形成方法および塗布装置

(51)【国際特許分類】

   B05D 1/36 20060101AFI20161121BHJP

   B05C 5/00 20060101ALI20161121BHJP

   B05C 9/06 20060101ALI20161121BHJP

【ＦＩ】

   B05D1/36 B

   B05C5/00 101

   B05C9/06

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-46192(P2013-46192)

(22)【出願日】2013年3月8日

(65)【公開番号】特開2014-171956(P2014-171956A)

(43)【公開日】2014年9月22日

【審査請求日】2016年1月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219314

【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社

(72)【発明者】

【氏名】木浦 敦之

(72)【発明者】

【氏名】上原 淳一

(72)【発明者】

【氏名】友枝 哲

(72)【発明者】

【氏名】丸山 敏和

【審査官】 横島 隆裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−３１８５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８２５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１８６５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１２１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５４３８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０５Ｄ １／００−７／２６

Ｂ０５Ｃ ５／００−２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板へ塗布液を塗布し、所定の膜厚の塗布膜を形成する第１の塗布工程と、
前記第１の塗布工程によって基板上に形成された第１の塗布膜の外縁部にコーヒーステ
イン現象により盛り上がりが生じるまで当該第１の塗布膜への塗布液の塗布を待機する待
機工程と、
当該第１の塗布膜の上方から、塗布液を重ねて塗布する第２の塗布工程と、
を有し、
前記第２の塗布工程において塗布液を吐出する領域は、前記第１の塗布膜が有する領域
の内側であり、かつ前記第１の塗布膜の外縁部と前記第２の塗布工程において塗布液を吐出する領域の外縁部との距離ｄ１は、前記第１の塗布膜の盛り上がりが生じている部分の幅をｄ０としたときにｄ０≦ｄ１≦１．２５ｄ０の関係が成り立つことを特徴とする、塗布膜形成方法。

【請求項2】

前記第２の塗布工程は、前記第１の塗布膜の表面が半硬化状態であって、前記第２の塗
布工程で吐出した塗布液が前記第１の塗布膜と一体化可能である間に行うことを特徴とす
る、請求項１に記載の塗布膜形成方法。

【請求項3】

基板へ塗布液を吐出する塗布ヘッドと、
前記塗布ヘッドからの塗布液の吐出条件を制御する制御部と、
を備え、基板に塗布液を塗布する塗布装置であって、
前記塗布ヘッドが基板へ塗布液を塗布し、所定の膜厚の塗布膜を形成する第１の塗布モ
ードと、
前記第１の塗布モードによって基板上に形成された第１の塗布膜の外縁部にコーヒース
テイン現象により盛り上がりが生じるまで当該第１の塗布膜への塗布液の塗布を待機する
待機モードと、
前記塗布ヘッドが当該第１の塗布膜の上方から塗布液を重ねて塗布する第２の塗布モー
ドと、
を有し、
前記第２の塗布モードにおいて塗布液を吐出する領域は、前記第１の塗布膜が有する領
域の内側であり、かつ前記第１の塗布膜の外縁部と前記第２の塗布工程において塗布液を吐出する領域の外縁部との距離ｄ１は、前記第１の塗布膜の盛り上がりが生じている部分の幅をｄ０としたときにｄ０≦ｄ１≦１．２５ｄ０の関係が成り立つように前記制御部が前記塗布ヘッドを制御することを特徴とする、塗布装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主にインクジェット法により基板へ塗布膜を形成する塗布膜形成方法および塗布装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイには、基板上にレジスト液が塗布されたもの（塗布基板と称す）が使用されている。

【0003】

この塗布基板は、塗布装置により基板上にレジスト液が均一に塗布されることによって塗布膜が形成される。このように塗布膜を形成する方法として、生産コストの低減や環境負荷の低減を目的として、近年ではインクジェット法による塗布液の塗布が提案されている。

【0004】

インクジェット法による塗布液の塗布は、従来から特許文献１に示すようにカラーフィルタの製造に用いられており、塗布膜を形成すべき領域のみに塗布液を吐出することができるため、スピンコート法などの他の方法と比較して塗布液の無駄を無くすことが可能である。このインクジェット法を用いて、塗布膜を形成する領域に塗布液を連続して塗布し、一連の塗布動作で所定領域に塗布膜を形成することが検討されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−１７８９５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、上記特許文献１に記載されたインクジェット法による塗布膜形成では、膜厚が均一な（膜厚精度の良い）塗布膜を得ることができなかった。具体的には、図７（ａ）に示すようにインクジェット法により塗布膜を形成した場合、時間が経つにつれ図７（ｂ）に示すように、基板Ｗの上に形成された塗布膜９１において、外縁部に塗布液が引き寄せられて盛り上がる、いわゆるコーヒーステイン現象が発生するため、塗布膜９１の外周部が他に比べて厚くなってしまっていた。このような場合、膜厚が比較的均一な塗布膜中央部と比べて膜厚差が大きい外縁部は、後の工程に使用することができず、除外しなければならないため、塗布基板の利用効率が下がってしまっていた。

【0007】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、膜厚精度の良い塗布膜を得ることができる塗布膜形成方法および塗布装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために本発明の塗布膜形成方法は、基板へ塗布液を塗布し、所定の膜厚の塗布膜を形成する第１の塗布工程と、前記第１の塗布工程によって基板上に形成された第１の塗布膜の外縁部にコーヒーステイン現象により盛り上がりが生じるまで当該第１の塗布膜への塗布液の塗布を待機する待機工程と、当該第１の塗布膜の上方から、塗布液を重ねて塗布する第２の塗布工程と、を有し、前記第２の塗布工程において塗布液を吐出する領域は、前記第１の塗布膜が有する領域の内側であることを特徴としている。

【0009】

上記の塗布膜形成方法によれば、待機工程を有すること、および、第２の塗布工程において塗布液を吐出する領域は、第１の塗布膜が有する領域の内側であることにより、全面にわたって膜厚精度が良い塗布膜を得ることができる。具体的には、待機工程により第１の塗布膜の外縁部に盛り上がりが生じ、その後第２の塗布工程において第１の塗布膜の上に形成された塗布膜が外側に広がる挙動を示し、前記盛り上がりに覆いかぶさるため、最終的に得られる塗布膜は外縁部が平坦化されたような形状を有し、その結果、膜厚精度が良い塗布膜を得ることができる。

【0010】

また、前記第２の塗布工程において塗布液を吐出する領域の外縁端は、前記盛り上がりの頂上部よりも内側であると良い。

【0011】

こうすることにより、さらに膜厚精度の良い塗布膜を得ることができる。

【0012】

また、前記第１の塗布膜の領域の外縁端と前記第２の塗布工程において塗布液を吐出する領域の外縁端との距離ｄ１は、前記盛り上がりが生じている部分の幅をｄ０としたときにｄ０≦ｄ１≦１．２５ｄ０の関係が成り立つと良い。

【0013】

この関係式が成り立つように塗布することにより、さらに膜厚精度の良い塗布膜を得ることができる。

【0014】

また、前記第２の塗布工程は、前記第１の塗布膜の表面が半硬化状態であって、前記第２の塗布工程で吐出した塗布液が前記第１の塗布膜と一体化可能である間に行うと良い。

【0015】

こうすることにより、形成される塗布膜が二層にならずに、全面にわたって膜厚精度の良い単層の塗布膜を得ることができる。

【0016】

また、上記課題を解決するために本発明の塗布装置は、基板へ塗布液を吐出する塗布ヘッドと、前記塗布ヘッドからの塗布液の吐出条件を制御する制御部と、を備え、基板に塗布液を塗布する塗布装置であって、前記塗布ヘッドが基板へ塗布液を塗布し、所定の膜厚の塗布膜を形成する第１の塗布モードと、前記第１の塗布モードによって基板上に形成された第１の塗布膜の外縁部にコーヒーステイン現象により盛り上がりが生じるまで当該第１の塗布膜への塗布液の塗布を待機する待機モードと、前記塗布ヘッドが当該第１の塗布膜の上方から塗布液を重ねて塗布する第２の塗布モードと、を有し、前記第２の塗布モードにおいて塗布液を吐出する領域は、前記第１の塗布膜が有する領域の内側であるように前記制御部が前記塗布ヘッドを制御することを特徴としている。

【0017】

上記の塗布装置によれば、待機モードを有すること、および、第２の塗布モードにおいて塗布液を吐出する領域は、第１の塗布膜が有する領域の内側であることにより、全面にわたって膜厚精度が良い塗布膜を得ることができる。具体的には、待機モードにより第１の塗布膜の外縁部に盛り上がりが生じ、その後第２の塗布モードにおいて第１の塗布膜の上に形成された塗布膜が外側に広がる挙動を示し、前記盛り上がりに覆いかぶさるため、最終的に得られる塗布膜は外縁部が平坦化されたような形状を有し、その結果、膜厚精度が良い塗布膜を得ることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明の塗布膜形成方法および塗布装置によれば、膜厚精度の良い塗布膜を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明を実施する塗布装置の概略図である。

【図2】本発明の一実施形態における塗布膜形成方法による塗布膜の形成過程を示す概略図である。

【図3】本実施形態の塗布膜形成方法による塗布膜の形成過程を示す概略図である。

【図4】本実施形態の塗布膜形成方法による塗布液の塗布形態を示す概略図である。

【図5】本実施形態の塗布膜形成方法による塗布膜の外縁部の形状を示すグラフである。

【図6】他の実施形態における塗布膜形成方法による塗布膜の形成過程を示す概略図である。

【図7】従来のインクジェット法により形成された塗布膜の形状を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。

【0021】

図１は、本発明を実施する塗布装置の概略図である。
塗布装置１は、塗布部２、塗布ステージ３、アライメント部４、および制御部５を備えており、塗布部２が塗布ステージ３上の基板Ｗの上方を移動しながら塗布部２内のノズルから塗布液の液滴を吐出することにより、基板Ｗへの塗布動作が行われる。また、塗布部２が基板Ｗへ液滴を吐出する前に、アライメント部４が基板Ｗのアライメントマークを撮像し、その結果にもとづいて制御部５が塗布ステージ３の位置および角度を調節して基板Ｗの位置ずれを補正する。

【0022】

なお、以下の説明では、基板Ｗへの液滴吐出時に塗布部２が移動する（走査する）方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向と水平面上で直交する方向を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。

【0023】

塗布部２は、塗布ヘッド１０、および塗布ヘッド移動装置１２を有している。塗布ヘッド１０は塗布ヘッド移動装置１２によって塗布ステージ３上の基板Ｗの任意の位置まで移動することが可能であり、吐出位置まで移動した後、塗布ヘッド１０はノズル１１から各吐出対象に対してインクジェット法により液滴の吐出を行う。

【0024】

塗布ヘッド１０は、Ｙ軸方向を長手方向とする略直方体の形状を有し、複数の吐出ユニット１３が組み込まれている。

【0025】

吐出ユニット１３には、複数のノズル１１が設けられており、吐出ユニット１３が塗布ヘッド１０に組み込まれることにより、ノズル１１が塗布ヘッド１０の下面に配列される形態をとる。

【0026】

また、塗布ヘッド１０は配管を通じてサブタンク１５と連通している。サブタンク１５は、塗布ヘッド１０の近傍に設けられており、サブタンク１５と離間して設けられたメインタンク１６から配管を経由して供給された塗布液を一旦貯蔵し、その塗布液を塗布ヘッド１０へ高精度で供給する役割を有する。サブタンク１５から塗布ヘッド１０へ供給された塗布液は、塗布ヘッド１０内で分岐され、各吐出ユニット１３の全てのノズル１１へ供給される。

【0027】

各ノズル１１はそれぞれ駆動隔壁１４を有し、制御部５からそれぞれのノズル１１に対する吐出のオン、オフの制御を行うことにより、任意のノズル１１の駆動隔壁１４が伸縮動作し、液滴を吐出する。なお、本実施形態では、駆動隔壁１４としてピエゾアクチュエータを用いている。

【0028】

また、各ノズル１１からの液滴の吐出を安定させるために、塗布待機時には塗布液が各ノズル１１内で所定の形状の界面（メニスカス）を維持してとどまる必要があり、そのため、サブタンク１５内には真空源１７によって所定の大きさの負圧が付与されている。なお、この負圧は、サブタンク１５と真空源１７との間に設けられた真空調圧弁１８によって調圧されている。

【0029】

塗布ヘッド移動装置１２は走査方向移動装置２１、シフト方向移動装置２２、および回動装置２３を有しており、塗布ヘッド１０をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させ、また、Ｚ軸方向を回転軸として回動させる。

【0030】

走査方向移動装置２１は、リニアステージなどで構成される直動機構であり、制御部５に駆動を制御されて塗布ヘッド１０をＸ軸方向に移動させる。

【0031】

走査方向移動装置２１が駆動し、基板Ｗの上方で塗布ヘッド１０が走査しながらノズル１１から液滴を吐出することにより、Ｘ軸方向に並んだ塗布領域に対して連続的に塗布液の塗布を行う。

【0032】

シフト方向移動装置２２は、リニアステージなどで構成される直動機構であり、制御部５に駆動を制御されて塗布ヘッド１０をＹ軸方向に移動させる。

【0033】

これにより、塗布ヘッド１０内で吐出ユニット１３同士が間隔を設けて設置されている場合に、一度塗布ヘッド１０をＸ軸方向に走査させながら塗布を行った後、塗布ヘッド１０をＹ軸方向にずらし、その間隔を補完するように塗布することで、基板Ｗの全面へ塗布を行う。

【0034】

また、基板ＷのＹ軸方向の幅が塗布ヘッド１０の長さよりも長い場合であっても、１回の塗布動作が完了するごとに塗布ヘッド１０をＹ軸方向にずらし、複数回に分けて塗布を行うことにより、基板Ｗの全面へ塗布を行うことが可能である。

【0035】

枢動装置２３は、Ｚ軸方向を回転軸とする回転ステージであり、制御部５に駆動を制御されて塗布ヘッド１０を枢動させる。

【0036】

この枢動装置２３によって塗布ヘッド１０の角度を調節することにより、塗布ヘッド１０の走査方向と直交する方向（Ｙ軸方向）のノズル１１の間隔を調節し、塗布領域およびの寸法および液滴の大きさに適した間隔とする。

【0037】

塗布ステージ３は、基板Ｗを固定する機構を有し、基板Ｗへの塗布動作はこの塗布ステージ３の上に基板Ｗを載置し、固定した状態で行われる。本実施形態では、塗布ステージ３は吸着機構を有しており、図示しない真空ポンプなどを動作させることにより、基板Ｗと当接する面に吸引力を発生させ、基板Ｗを吸着固定している。

【0038】

また、塗布ステージ３は図示しない駆動装置によりＸ軸方向およびＹ軸方向に移動し、また、Ｚ軸方向を回転軸として枢動することが可能であり、塗布ステージ３の上に載置された基板Ｗが有するアライメントマークをアライメント部４が確認した後、この確認結果に基づいて基板Ｗの載置のずれを修正する際、塗布ステージ３が移動し、また、枢動する。なお、塗布ステージ３の移動および枢動は、基板Ｗの載置状態の微調整が目的であるため、塗布ステージ３が移動可能な距離、枢動可能な角度は微少であっても構わない。

【0039】

アライメント部４は、画像認識カメラ２４、走査方向移動装置２５およびシフト方向移動装置２６を有している。画像認識カメラ２４は、走査方向移動装置２５およびシフト方向移動装置２６に組み付けられており、これらの移動装置を駆動させることにより、画像認識カメラ２４はＸ軸方向およびＹ軸方向に移動することが可能である。

【0040】

画像認識カメラ２４は、本実施形態ではモノクロのＣＣＤカメラであり、画像取得のタイミングについて外部からの制御が可能である。制御部５により指示を与えることで、この画像認識カメラ２４は画像データを取得し、この取得した画像データはケーブルを介して制御部５へ転送される。

【0041】

走査方向移動装置２５は、リニアステージなどで構成される直動機構であり、制御部５に駆動を制御されて画像認識カメラ２４およびシフト方向移動装置２６を塗布ヘッド１０のＸ軸方向に移動させる。

【0042】

シフト方向移動装置２６は、リニアステージなどで構成される直動機構であり、制御部５に駆動を制御されて画像認識カメラ２４をＹ軸方向に移動させる。

【0043】

ここで、制御部５により走査方向移動装置２５およびシフト方向移動装置２６の駆動を制御することにより、画像認識カメラ２４は塗布ステージ３に載置された基板Ｗに対してＸ軸方向およびＹ軸方向に相対的に移動し、複数の位置で基板Ｗのアライメントマークを撮像する。

【0044】

そして、撮像された各アライメントマークの位置情報をもとに制御部５が基板Ｗの載置ずれを計算し、この載置ずれを補正するように制御部５が塗布ステージ３を動作させる。

【0045】

制御部５は、コンピュータ、シーケンサなどを有し、塗布ヘッド１０への送液、ノズル１１からの液滴の吐出および吐出量の調節、画像認識カメラ２４による画像取得、各移動機構の駆動などの動作の制御を行う。

【0046】

また、制御部５は、ハードディスクやＲＡＭまたはＲＯＭなどのメモリからなる、各種情報を記憶する記憶装置を有しており、後述の第１の塗布工程における塗布範囲および液滴量、ならびに第２の塗布工程における塗布範囲および液滴量のデータがこの記憶装置に保存される。また、塗布に必要なその他のデータも、この記憶装置に保存される。

【0047】

次に、本発明の一実施形態における塗布膜形成方法による塗布膜の形成過程を図２に示す。

【0048】

まず、図２（ａ）に示すように、基板Ｗの上方で塗布ヘッド１０が走査しながら（Ｘ軸方向に移動しながら）ノズル１１から基板Ｗへ塗布液を吐出することにより、基板Ｗに所定の膜厚の第１の塗布膜３１が形成される。これを第１の塗布工程と呼ぶ。また、塗布装置１がこの第１の塗布工程を実施することを、第１の塗布モードと呼ぶ。

【0049】

ここで、この第１の塗布膜３１の膜厚は、本実施形態では、最終的に得られる塗布膜の膜厚の約半分である。最終的に得られる塗布膜は、第１の塗布膜と後述の第２の塗布膜３２とが重なって形成されるが、第１の塗布膜３１の膜厚も第２の塗布膜３２の膜厚もともに最終的に得られる塗布膜の膜厚の約半分と設定されて塗布が実施されることにより、ノズル１１から吐出される塗布液の液滴の大きさおよび塗布密度（単位面積あたりの吐出数）を、第１の塗布工程と後述の第２の塗布工程とで変更することなく塗布を実施することが可能である。

【0050】

この第１の塗布膜３１が基板Ｗ上に形成されて時間が経つと、コーヒーステイン現象が発生し、第１の塗布膜３１を形成する塗布液が外縁部に引き寄せられる。これにより、第１の塗布膜３１の外縁部には図２（ｂ）に幅ｄ０で示すような盛り上がりが発生する。このコーヒーステイン現象による盛り上がりは、塗布液の溶剤の種類によるが、第１の塗布膜３１が形成されてから数秒程度で形成される。

【0051】

ここで、本発明では、上記の通り第１の塗布膜３１に盛り上がりが形成されるまで、第１の塗布膜３１への塗布動作を待機する。これを待機工程と呼ぶ。また、塗布装置１がこの待機工程を実施することを、待機モードとよぶ。

【0052】

なお、この待機工程では、第１の塗布膜３１への塗布動作以外の動作は実施されていても構わない。たとえば、塗布ヘッド移動装置１２による塗布ヘッド１０と基板Ｗの相対移動は実施されても構わない。

【0053】

上記待機工程が実施され、図２（ｂ）に示すように第１の塗布膜３１の外縁部に盛り上がりが形成された後、本実施形態では、第１の塗布膜３１の上方からさらに塗布液の塗布が行われる。これを第２の塗布工程と呼ぶ。また、塗布装置１がこの第２の塗布工程を実施することを、第２の塗布モードと呼ぶ。

【0054】

このとき、図２（ｃ）に示すように、第２の塗布工程において塗布液が吐出される領域の幅Ｌ２は第１の塗布膜３１の幅Ｌ１よりも小さくされており、第１の塗布膜３１よりも基板面上（ＸＹ平面上）内側に第２の塗布膜３２が形成される。

【0055】

また、先述の通り、第２の塗布工程においてノズル１１から吐出される塗布液の液滴の大きさおよび塗布密度は第１の塗布工程と同じとされており、第２の塗布膜３２の膜厚は第１の塗布膜３１と同等となっている。

【0056】

この第２の塗布膜３２は、塗布直後は図２（ｃ）に示したような形状であるが、時間が経つと外側に広がる挙動を示す。この挙動についての説明は、後述する。

【0057】

このように外側に広がった第２の塗布膜３２が第１の塗布膜３１の外縁部の盛り上がりに覆い被さった場合、図２（ｄ）に示すように、第１の塗布膜３１と第２の塗布膜３２とで形成された塗布膜全体は、外縁部が平坦化されたような形状を有する。

【0058】

このように平坦化された塗布膜が得られることにより、膜厚が比較的均一で後の工程に使用可能な部分の幅を広くすることができる。

【0059】

ここで、図２（ｄ）では、膜厚が均一と判断される範囲を２本の鎖線で表しており、この２本の鎖線の間に膜厚が入らなくなった箇所から外側の部分は、後の工程には使用できず除外すべき部分であり、これを本説明では除外部と呼ぶ。図２（ｄ）の例では、幅ｋで表した部分がこの除外部にあたる。

【0060】

図７（ｂ）に示す従来の塗布膜形成方法によって得られる塗布膜では、コーヒーステイン現象が生じた部分がほとんど除外部に相当するため、除外部の幅ｋは広くなってしまう。すなわち、後の工程で使用できる部分が少なくなってしまう。これに対し、本実施形態の塗布膜形成方法によって塗布膜の端部が平坦化されることにより、除外部の幅ｋを狭めることが可能である。

【0061】

なお、第２の塗布工程は、第１の塗布膜３１の表面が半硬化状態であって、第２の塗布工程で吐出した塗布液が第１の塗布膜３１と一体化可能である間に行うと良い。ここで言う半硬化状態とは、第１の塗布膜３１が第２の塗布膜３１と一体化することが可能な状態のことである。こうすることにより、形成される塗布膜が二層にならずに、全面にわたって膜厚精度の良い単層の塗布膜を得ることができる。なお、本実施形態では、塗布ヘッド１０を基板Ｗの上方で走査方向（Ｘ軸方向）に往復動させながら基板Ｗへ塗布を実施し、行きの動作で第１の塗布工程を実施し、帰りの動作で第２の塗布工程を実施するようにしている。こうすることにより、第１の塗布膜３１の表面が半硬化状態であるときに第２の塗布工程を実施することができる。

【0062】

次に、本実施形態の塗布膜形成方法によって塗布膜の外縁部が平坦化される過程について、第１の塗布膜３１および第２の塗布膜３２の外縁部の概略図を図３に示して説明する。

【0063】

先述の通り、まず、図３（ａ）に示すように、基板Ｗ上に第１の塗布膜３１が形成された後、コーヒーステイン現象により第１の塗布膜３１の外縁部に盛り上がりが生じる。ここで、固体である基板Ｗの上に形成された第１の塗布膜３１の幅は、コーヒーステイン現象により形状が変化してもほとんど変わらず、図２に示した幅Ｌ１が維持される。また、第１の塗布膜３１と基板Ｗとの接触角θ１は、基板Ｗと第１の塗布膜３１を形成する塗布液の物性により決定される。

【0064】

次に、盛り上がりが生じた第１の塗布膜３１の上に塗布液が吐出され、第２の塗布膜が形成される。

【0065】

ここで、上記の通り第１の塗布膜３１はコーヒーステイン現象により形状が変化しても幅がほとんど変わらないのに対し、液状である第１の塗布膜３１の上に形成された第２の塗布膜３２は、第１の塗布膜３１との間の界面張力がほぼゼロであるため、接触角が第１の塗布膜３１と第２の塗布膜３２との間で成立する接触角θ２になるまで図３（ｂ）に示すように外側に広がる挙動をとる。

【0066】

このように第２の塗布膜３２が外側へ広がる際、第１の塗布膜３１と同様にコーヒーステイン現象も発生すると思われるが、基板Ｗと第１の塗布膜３１との間で成立する接触角θ１に対して接触角θ２は小さいため、顕著な盛り上がりは生じず、むしろ図３（ｃ）に示すように第２の塗布膜３２が第１の塗布膜３１の外縁部の盛り上がりに覆いかぶさって、その結果、最終的に得られる塗布膜の外縁部は平坦化されるものと考えられる。

【0067】

なお、このように第２の塗布膜３２が第１の塗布膜３１の外縁部の盛り上がりに覆いかぶさって平坦化されるようにするためには、少なくとも、図２（ｃ）に示すように塗布直後の第２の塗布膜３２の外縁端が第１の塗布膜３１の外縁部の盛り上がりの頂上部３３よりも内側であることが望ましい。これは、仮に塗布直後の第２の塗布膜３２の外縁端が頂上部３３よりも外側であった場合、第２の塗布膜３２が第１の塗布膜３１の盛り上がり部全体に覆いかぶさり、その結果、最終的に得られる塗布膜にも盛り上がり部が生じるからである。

【0068】

次に、本実施形態の塗布膜形成方法により実際に得られた塗布膜の外縁部形状について説明する。

【0069】

図４に塗布液の塗布形態を示す。

【0070】

図２にも示した通り、まず、第１の塗布工程が実施されて、図４（ａ）に示すように、基板Ｗに第１の塗布膜３１が形成される。そして、第１の塗布膜３１がコーヒーステイン現象によって盛り上がった後、第２の塗布工程が実施されて図４（ｂ）に示すように、第２の塗布膜３２が形成される。ここで、先述の通り、第２の塗布工程の塗布領域は第１の塗布膜３１が有する領域の内側である。

【0071】

このように第２の塗布工程が実施された後、第２の塗布膜３２が外側へ広がる挙動を示して最終的な塗布膜が形成される。このとき、図４（ｂ）に示す第１の塗布膜３１の外縁端と第２の塗布工程の塗布領域の外縁端との距離ｄ１と最終的な塗布膜の外縁部形状との関係を調べた。その結果を図５に示す。

【0072】

図５に示すグラフは、左上から図４（ｂ）に示す距離ｄ１が０ｍｍ、１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍのときの最終的な塗布膜の外縁近傍の膜厚を表すグラフであり、それぞれのグラフに二点鎖線で表しているものは、第１の塗布膜３１の膜厚である。なお、第１の塗布膜３１の盛り上がりの幅（図２で示す幅ｄ０）は、２．０ｍｍであった。

【0073】

図５の各グラフを確認すると、ｄ０＝０ｍｍ（第２の塗布工程の塗布領域の外縁端が第１の塗布膜の外縁端と同じ）である場合は、第１の塗布膜３１の盛り上がり部を拡張するように、最終的な塗布膜にも盛り上がりが見られるが、距離ｄが０ｍｍから長くなるにつれて膜厚精度が良くなっていく（膜厚が平坦化される）様子が見られ、ｄ＝２ｍｍおよびｄ＝２．５ｍｍの場合は、かなり膜厚精度が良く見える。

【0074】

そしてさらに距離ｄが長くなると、第２の塗布工程の塗布領域の外縁端が第１の塗布膜３１の盛り上がり部から離れすぎてしまうため、第２の塗布膜３２が外側へ広がる挙動を示したとしても、盛り上がり部に覆いかぶさる第２の塗布膜３２の量は少ないため、最終的な塗布膜に盛り上がり部の形状が再び出現するようになる。図５のｄ＝４ｍｍの場合にこのような傾向が見られる。

【0075】

次に、図５のそれぞれの距離ｄ１における除外部の幅ｋの値を表１に示す。表１において、幅ｋは、膜厚が均一である塗布膜中央部の膜厚の±１０％の値に入らない部分を除外部として、この除外部の幅を求めたもの、および、膜厚が均一である塗布膜中央部の膜厚の±５％の値に入らない部分を除外部として、この除外部の幅を求めたものの２種類の値が示されている。

【0076】

【表1】

【0077】

表１によれば、塗布膜中央部膜厚±１０％で除外部の幅ｋを求めた場合、ｄ１＝１．５ｍｍからｄ１＝３ｍｍの場合は、ｄ１＝０ｍｍの場合と比べて十分に幅ｋが狭くなっている。

【0078】

さらに、ｄ１＝２ｍｍ、およびｄ１＝２．５ｍｍの場合は、塗布膜中央部膜厚±５％で除外部の幅ｋを求めた場合でも、ｄ１＝０ｍｍの場合と比べて十分に幅ｋが狭く、十分に膜厚精度が良いものと考えられる。

【0079】

すなわち、第１の塗布膜３１の盛り上がりの幅ｄ０が２．０ｍｍであるのに対し、第１の塗布膜３１の外縁端と第２の塗布工程の塗布領域の外縁端との距離ｄ１が以下の式（１）を満たす場合、最終的に得られる塗布膜の膜厚精度は十分に良いものであると考えられる。
ｄ０≦ｄ１≦１．２５ｄ０ ……（１）
次に、本発明の他の実施形態について図６を用いて説明する。

【0080】

先述の実施形態では、複数の塗布液の液滴を塗布することにより第１の塗布膜３１の幅Ｌ１および第２の塗布膜３２の幅Ｌ２を形成させていたが、この実施形態では、１滴の液滴により第１の塗布膜３１の幅および第２の塗布膜３２の幅を形成させるものである。

【0081】

インクジェット法を用いて配線材料を塗布して基板Ｗ上に微少幅の配線を形成する場合などでは、液滴１滴分の幅で一方向に長い塗布膜を形成することもある。このような場合であっても、第１の塗布工程により図６（ａ）に示すように基板Ｗに形成された第１の塗布膜３１は、時間が経つとコーヒーステイン現象によって図６（ｂ）に示すように外縁部が盛り上がった形状となる。

【0082】

このように外縁部が盛り上がった形状となった第１の塗布膜３１の上に、図６（ｃ）に示すように、第１の塗布膜３１を形成する際にノズル１１から吐出された液滴よりも小さな液滴の塗布液が第２の塗布工程において吐出され、第２の塗布膜３２が形成される。こうすることにより、先述の実施形態と同様に、第１の塗布膜３１よりも内側に第２の塗布膜３２が形成されることとなる。

【0083】

そして、図６（ｄ）に示すように、第２の塗布膜３２が外側に広がることにより、第２の塗布膜３２が第１の塗布膜３１の盛り上がり部に覆いかぶさって、最終的に膜厚精度の良い塗布膜が形成される。

【0084】

以上説明した塗布膜形成方法および塗布装置によれば、膜厚精度の良い塗布膜を得ることが可能である。

【0085】

なお、上記の説明では、第１の塗布工程および第２の塗布工程をインクジェット法による塗布としているが、インクジェット法に限らず、コーヒーステイン現象が生じる他の塗布方法に適用しても構わない。たとえばスリットコーティングであっても、膜厚によりコーヒーステイン現象が生じる場合があるため、その場合は、スリットコーティングにより第１の塗布工程および第２の塗布工程が実施されても構わない。

【符号の説明】

【0086】

１ 塗布装置
２ 塗布部
３ 塗布ステージ
４ アライメント部
５ 制御部
１０ 塗布ヘッド
１１ ノズル
１２ 塗布ヘッド移動装置
１３ 吐出ユニット
１４ 駆動隔壁
１５ サブタンク
１６ メインタンク
１７ 真空源
１８ 真空調圧弁
２１ 走査方向移動装置
２２ シフト方向移動装置
２３ 枢動装置
２４ 画像認識カメラ
２５ 走査方向移動装置
２６ シフト方向移動装置
３１ 第１の塗布膜
３２ 第２の塗布膜
３３ 頂上部
９１ 塗布膜
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】