JP2004216210A - Device and method of film formation - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット方式によって対象物に膜を形成する成膜装置および成膜方法に関する。
特定的には、本発明は、形成された膜の厚さを測定し、得られた膜厚情報を、新たな対象物における成膜にフィードバックして利用する成膜装置および成膜方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば液晶表示装置の配向膜を形成する場合に、膜の材料の有効利用や、粉塵等の不用物の付着を防止する等の理由のために、インクジェット方式によって成膜することが知られている。
【0003】
インクジェット方式による成膜においては、膜の原料を細かい液滴として塗布するため、膜厚を均一に制御することが重要である。
膜厚を均一にするために、配向膜を形成する基板に原料液滴を噴射後、配向膜の膜厚を測定し、膜厚が所定値未満の箇所にインクジェットノズルを用いて原料液滴を再び塗布する手法が知られている(たとえば、特許文献1参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−166783号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載のように、必要箇所に液滴を2度噴射する手法では、形成される配向膜が実質的に2層になる。
配向膜が2層になると、配向膜による液晶の配向特性や屈折率等の光学特性が均一ではなくなり、配向膜としての性能が低下する。
また、1つの基板に液滴を2回噴射するため、液晶表示装置の製造のタクトタイムが長くなる。
【0006】
したがって、本発明の目的は、高品質な膜を安定して形成することができるとともにタクトタイムの増加を抑制可能な成膜方法を提供することにある。
また、本発明の別な目的は、高品質な膜を安定して形成することができるとともにタクトタイムの増加を抑制可能な成膜方法に適した成膜装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る成膜装置は、対象物の成膜面内の複数の被噴射位置に噴射した原料液滴の広がりにより膜を形成する成膜装置であって、前記被噴射位置に所定量の前記液滴を噴射する噴射手段と、前記噴射手段により前記成膜面に形成された膜の厚さを測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された膜厚と規定の膜厚とに基づいて、前記噴射手段が前記被噴射位置に噴射する前記液滴の量を独立に調整する調整手段とを有する成膜装置である。
【0008】
また、本発明に係る成膜方法は、対象物の成膜面内の複数の被噴射位置に噴射した原料液滴の広がりにより膜を形成する成膜方法であって、対象物の前記被噴射位置に所定量の前記液滴を噴射する第1の噴射工程と、前記第1の噴射工程により前記成膜面に形成された膜の厚さを測定する測定工程と、前記測定工程において測定した膜厚と規定の膜厚とに基づいて、前記被噴射位置に噴射する前記液滴の量を独立に調整する調整工程と、量を調整した前記液滴を、新たな対象物の前記被噴射位置に噴射する第2の噴射工程とを有する成膜方法である。
【0009】
本発明においては、対象物の成膜面内の複数の被噴射位置に対して、噴射手段が、被噴射位置ごとに所定量の膜の原料液滴を独立に噴射する。噴射手段によって成膜面に噴射された液滴が広がることによって、対象物の成膜面に膜が形成される。
対象物の成膜面に形成された膜の厚さは、測定手段によって測定される。
調整手段は、成膜面内の所定の被噴射位置における、測定手段が測定した実際の膜厚と規定の膜厚との差に基づいて、被噴射位置に対して噴射させる液滴の量を、被噴射位置ごとに独立に調整する。
調整手段によって調整された量の液滴が、噴射手段によって新たな対象物の成膜面に、被噴射位置ごとに噴射される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して述べる。
なお、以下では、インクジェット方式によって配向膜を形成する液晶表示装置を例に挙げて、本発明の実施の形態について述べる。
【0011】
図1に、本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す。
図1に示す成膜装置10は、コンピュータ1と、インクジェットヘッド2と、膜厚測定器9と、噴射ステージ4と、測定ステージ40と、噴射コントローラK1と、測定コントローラK2とを有している。コンピュータ1は、制御部Cと、調整部Tと、記憶部Mとをさらに有している。
インクジェットヘッド(以下、ヘッドと略記する)2と噴射ステージ4と噴射コントローラK1とが本発明における噴射手段の一実施態様に相当する。
膜厚測定器9と測定ステージ40と測定コントローラK2とが本発明における測定手段の一実施態様に相当する。
また、調整部Tが本発明における調整手段の一実施態様に相当する。
【0012】
成膜装置10では、噴射ステージ4において基板7に対して液滴を噴射して形成した膜の厚さを、測定ステージ40において測定することが可能になっている。測定ステージ40において測定された膜厚の情報がフィードバックされて、噴射ステージ4において新たな基板7に対して噴射される液滴の量が調整される。
【0013】
噴射ステージ4は、たとえばボールねじによるテーブルの移動機構を備えており、テーブル上に、配向膜を形成すべき対象物としての基板7が載置される。移動機構によりテーブルが移動することで、基板7がX−Y平面内において移動する。
基板7の配向膜成膜面に対向するように、ヘッド2が配置される。
【0014】
図2が、ヘッド2の概略構成を示す図である。図2に示すように、ヘッド2は好適には、一方向に所定のピッチで配置した複数のノズル20に設けられている微小な噴射孔から、配向膜の原料液を液滴として噴射するインクジェット方式の噴射手段である。本実施形態においては、好適にはピエゾ方式のインクジェットヘッドを用いる。
ヘッド2は、対向する位置に配置された基板7の成膜面に、配向膜の原料液滴を噴射する。
図2においては、説明のために一例として4個のノズル20を有するヘッド2を示しているが、ノズル20の数は適宜変更可能である。実際の成膜においては、たとえば2500個のノズル20を有するヘッドを用いる。また、複数のノズル20を一方向に配置したノズル列を複数有するヘッドを用いてもよい。
【0015】
図2に示すように、ヘッド2は噴射コントローラK1に接続されており、噴射コントローラK1からの指令信号を受けてノズル20から液滴を噴射する。
配向膜を所定の形状にパターンニングする必要があるために、従来においても、噴射コントローラK1からの吐出開始信号、停止信号等の吐出制御用の指令信号の出力タイミングに関しては、ノズル20ごとに独立に制御されていた。しかし、指令信号のパルス幅、パルス数、傾き等の駆動波形については、従来は全てのノズル20において共通していた。
それに対し、本実施形態においては、一例として図2に示すように、噴射コントローラK1から4個のノズル20に出力される吐出制御指令信号DN1〜DN4は、その出力タイミングだけでなく、駆動波形についても信号DN1〜DN4ごとに独立に調整可能になっている。
これにより、各ノズル20から噴射する液滴Dp1〜Dp4の量を独立して制御することができる。
【0016】
ノズル20ごとの液滴量の制御について、図3を用いてさらに詳細に述べる。
図3に図解のように、ピエゾ方式のインクジェットヘッド2のノズル20は、噴射管21にピエゾ素子22を備えている。
噴射管21内部のキャビティ23には、ピエゾ素子22の変位に応じて、図示しない配向膜供給装置からの配向膜液が供給される。
なお、配向膜液は、配向膜の原料を所定濃度に調整した液である。配向膜の原料としては、一例としてポリイミド等の有機高分子材料を用いる。
【0017】
噴射コントローラK1からの指令信号を受けて、ピエゾ素子22に電圧が印加されると、ピエゾ素子22に変位が発生する。図3(a)においては、ピエゾ素子22が縦方向に伸びた場合が例示されている。
図3(a)に示すように、ピエゾ素子22の変位によって噴射管21が押圧されて変形し、配向膜液が液滴となって噴射管21の噴射孔21aから吐出される。
【0018】
吐出液滴の大きさ、即ち液滴量は、噴射孔21aの形状と大きさ、キャビティ23の形状ならびに容量、ピエゾ素子22の形状ならびに変位量、および、ピエゾ素子22へ与えられる駆動電圧の波形等の様々な要因によって決定される。したがって、一例として以下に示すように、駆動電圧の波形の相違によって液滴量が変化する。
【0019】
図3(a)に示すように、駆動電圧として、パルスの数が1つのシングルパルスSをノズル20のピエゾ素子22に与える。このとき、ピエゾ素子22は、パルスSの面積SA分の配向膜液をキャビティ23内に吸入して吐出するように変位し、面積SAに基づいた量の液滴Dp1がノズル20から吐出される。
液滴Dp1よりも量の少ない液滴を吐出させる場合には、たとえば、図3(b)に示すような2つのパルスを有するダブルパルスWをピエゾ素子22に与える。
ピエゾ素子22は、パルスWのうちの第1のパルスW1が与えられると、その面積W1A分に相当する配向膜液をキャビティ23内に吸入して吐出するように変位する。配向膜液を吐出する態勢に入った後に与えられる第2のパルスW2によって、ピエゾ素子22は液滴を噴射孔21aからキャビティ23内に引き戻すように変位する。この引き戻しの動作が加わることによって、同じ形状・大きさの噴射孔21aであっても、液滴Dp1よりも量が少ない小さな液滴Dp2を吐出することが可能になる。
【0020】
このように、ピエゾ素子22に印加する駆動電圧波形を変化させることによって、本実施形態においては同一のノズル20によって約2倍の量の差(一例として240ng対110ng)の液滴を実現することができる。
キャビティ23の容量や、ピエゾ素子22の形状ならびに変位量を変更することによって、さらに大きな差を実現することも可能である。
以上のように、本実施形態においては、噴射コントローラK1を介して駆動電圧波形のパルス幅、駆動電圧値を変更することによって、吐出液滴の量をノズル20ごとに独立して制御することが可能である。
駆動波形の立ち上がり、立ち下り時間を調整することによって、ノズル20ごとに吐出量をより細かく調整することもできる。
【0021】
噴射コントローラK1は、ヘッド2および噴射ステージ4に接続される。
噴射コントローラK1は、コンピュータ1からの指令信号DS1に基づいて、噴射ステージ4に、テーブルの移動量、移動方向、移動タイミング等の指示を与える移動指令信号MC1を出力する。噴射ステージ4は、噴射コントローラK1からの移動指令信号MC1に基づいて、基板7が載置されたテーブルを、X−Y平面上において移動させる。
なお、本実施形態においてはヘッド2が固定されており、噴射ステージ4上の基板7を平面的に移動させる形態にしているが、基板7を固定して、ヘッド2を平面的に移動させる形態にしてもよい。また、ヘッド2と基板7の両方を移動させる形態にすることも可能である。
【0022】
測定ステージ40は、噴射ステージ4と同様の構造を有しており、移動機構を備えるテーブル上に、噴射ステージ4において配向膜が形成された基板7が載置される。
噴射ステージ4から測定ステージ40への基板7の移動には、図示はしないが、ベルトコンベヤやロボットアーム等の搬送手段を用いることができる。
【0023】
測定ステージ40上の基板7に対向するように、膜厚測定器9が配置される。
膜厚測定器9としては、基板7の成膜面に形成された配向膜の膜厚を測定可能であれば、任意の測定手段を用いることができる。
本実施形態においては、一例として、光干渉方式の膜厚測定器を用いる。
【0024】
光干渉方式の膜厚測定器9は、配向膜が形成されている基板7に対して測定光LTを出射し、測定光LTが、配向膜の表面、および、配向膜と成膜面との界面において反射することにより生じる反射光の干渉を利用して配向膜の膜厚に関する情報を入手する。
測定光LTは、一例として、成膜面および配向膜に対して、適切な角度傾けて入射させる。配向膜が形成された基板7に入射した測定光LTの反射光には、配向膜の膜厚に起因して、配向膜表面で反射した反射光RL1と、配向膜と成膜面との界面で反射した反射光RL2との間で光路差が発生する。
【0025】
この光路差に起因して、膜厚測定器9において受光される反射光RL1と反射光RL2とが干渉を起こし、全体としての反射光の強度が、測定光LTの強度と比べて変化する。
測定光LTの波長λを一定とすると、反射光の強度は、配向膜の膜厚に依存する。したがって、波長λに対応した膜厚と光強度の関係を予め求めておけば、配向膜の膜厚を入手することができる。
【0026】
膜厚測定器9および測定ステージ40は、それぞれ測定コントローラK2の出力側に接続されている。
測定コントローラK2は、入力側に入力されるコンピュータ1からの指令信号DS2に基づいて、テーブルの移動量、移動方向、移動タイミング等の指示を与える移動指令信号MC2を生成する。また、測定コントローラK2は、生成した移動指令信号MC2を測定ステージ40に出力する。測定ステージ40は、測定コントローラK2からの移動指令信号MC2に基づいて、基板7が載置されたテーブルを、X−Y平面上において移動させる。
測定ステージ40のテーブルを移動させるとともに、測定コントローラK2は、膜厚測定器9に、配向膜の膜厚を測定させる測定指令信号SCを出力する。
これにより、配向膜の任意の位置において、膜厚を測定することが可能になる。なお、入手された膜厚の測定データDTは、コンピュータ1に送信される。
【0027】
測定ステージ40についても、本実施形態においては膜厚測定器9が固定されており、測定ステージ40上の基板7を平面的に移動させる形態にしている。しかし、噴射ステージ4と同様に、基板7を固定して、基板7の成膜面に沿って膜厚測定器9を移動させてもよく、基板7と膜厚測定器9の両方を移動させる形態にすることも可能である。
【0028】
コンピュータ1の制御部Cは、たとえば、CPU(Central Processing Unit)によって実現される。制御部Cは、記憶部Mおよび調整部Tに接続される。
制御部Cは、膜厚測定器9からの測定データDTを受信し、記憶部Mに送信する。記憶部Mは、制御部Cからの測定データDTを記憶する。
また、制御部Cは、測定コントローラK2に、基板7の成膜面に形成された配向膜の所定の位置における膜厚を測定させる指令信号DS2を出力する。
さらに、制御部Cは、入手した測定データDTを調整部Tに送信して、ヘッド2が噴射する液滴の量を調整させる。
以下、記憶部Mおよび調整部Tの構成について詳細に述べる。
【0029】
図4が、コンピュータ1の記憶部Mおよび調整部Tの機能構成ブロック図である。
記憶部Mは、たとえば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、ハードディスクドライブ等の記憶手段を適宜用いて構成する。
調整部Tは、一例として、制御部Cと同様にCPUによって実現される。
【0030】
図4に示すように、記憶部Mは、規範液滴量記憶部Drefと、規範膜厚記憶部mrefと、測定データ記憶部SDPとを有している。
規範液滴量記憶部Drefは、目標とする膜厚の配向膜を得るための、液滴の規範となる量を記憶している。後述するが、この規範液滴量ref2は、基板7の成膜面の被噴射位置ごとに予め規定されている。したがって、規範液滴量記憶部Drefは、成膜面の被噴射位置に応じた数の規範液滴量ref2を記憶しており、必要に応じて、この規範液滴量ref2の値が調整部Tに供給される。
【0031】
規範液適量ref2は、たとえば、ヘッド2を用いて基板7に実際に液滴を噴射して形成された配向膜の膜厚を測定することにより、所定の膜厚と所定の均一性が得られる噴射条件を実験的に求める条件出しによって得ることができる。
【0032】
規範膜厚記憶部mrefは、実際に成膜する配向膜の目標とする規範膜厚ref1を記憶している。
基板7には、電極やカラーフィルター等の、表示のための構成要素が形成されている場合がある。この場合には、表面が平坦な配向膜を形成するためには、上記構成要素上における膜厚と、その他の領域における膜厚とのように、成膜面の被噴射位置によって配向膜の膜厚が異なる。
このような場合には、規範液滴量ref2と同様に、規範膜厚ref1も、被噴射位置に応じた数を、規範膜厚記憶部mrefに記憶させておく。
また、規範膜厚ref1の値も、必要に応じて調整部Tに供給される。
【0033】
測定データ記憶部SDPは、図1および図4に示すように、制御部Cに接続されている。測定データ記憶部SDPには、接続部CP1に接続される膜厚測定器9からの測定データDTが、制御部Cを介して入力される。測定データ記憶部SDPは、この測定データDTを記憶しておく。
測定データ記憶部SDPは、入力される測定データDTを記憶していくことにより測定データのデータベースを構築する。必要に応じて、このデータベースから、過去の測定データDTPが、後述する調整部Tのフィルタ部に提供される。
【0034】
図4に示すように、調整部Tは、一例として、フィルタ部50と、演算部CL1,CL2と、液滴量計算部DCALと、電圧変換部VCALとを有している。
フィルタ部50には制御部Cが接続されており、膜厚測定器9が測定した測定データDTがフィルタ部50に入力される。
詳細には後述するが、フィルタ部50は、入力された膜厚の測定データDTが所定の範囲内であった場合にはそのまま出力し、所定範囲外であった場合にはその所定範囲外の測定データDTの代わりに代替データを出力するフィルタリングを実行する。以下、フィルタリングの結果フィルタ部50から出力されるデータを、フィルタリングデータDTFと呼称する。
後述するが、フィルタ部50は、測定データ記憶部SDPに記憶されている過去の測定データDTPを利用して代替データを計算する。
【0035】
演算部CL1は、フィルタ部50と規範膜厚記憶部mrefとに接続されている。
演算部CL1は、規範膜厚記憶部mrefから入力される規範膜厚ref1と、フィルタ部50から入力されるフィルタリングデータDTFとの差をとり、膜厚差eを演算する。
演算部CL1によって算出された膜厚差eは、液滴量計算部DCALに出力される。
【0036】
液適量計算部DCALは、演算部CL1から入力される膜厚差eに基づいて、この膜厚差eに相当する液滴量adを計算する。
膜厚と液滴量との関係は、配向膜の成膜パターン形状や、成膜面に付着した液滴のレベリングによる広がり方、配向膜液のロットごとの差や温度、湿度等の成膜条件が複雑に関係するため、簡潔に述べることは容易ではない。そのため、ここでは膜厚差eに基づいた液滴量adの算出方法については記載しないが、上記成膜条件を考慮して、膜厚差eに対応する液滴量adを、ある程度の精度で求めることは可能である。
【0037】
液滴量計算部DCALの出力先には演算部CL2が接続されており、液滴量計算部DCALが算出した液適量adの値が演算部CL2に入力される。
また、演算部CL2は規範液滴量記憶部Drefにも接続されており、規範液滴量記憶部Drefに記憶されている規範液滴量ref2も演算部CL2に入力される。
演算部CL2は、規範液適量ref2と液滴量adとの差をとり、液滴量差aeを演算する。液滴量差aeが存在するということは、各ノズル20から実際に吐出され成膜面に付着した液滴の量と、予め規定しておいた規範液滴量ref2との間に誤差が存在していたことを意味する。そのため、高精度な膜厚の制御のためには、この誤差を補正する必要がある。
演算部CL2によって算出された液滴量差aeは、電圧変換部VCALに出力される。
【0038】
電圧変換部VCALは、液滴量差aeに基づいて、ヘッド2から噴射させる液滴の量を規定する、ノズル20の駆動電圧およびその波形を決定する。
図5は、ノズル20の駆動電圧とノズル20からの液滴の吐出量との関係を示したグラフである。
図5のグラフにおいて、横軸が駆動電圧Vh[V]を表わしており、縦軸が吐出量Iw[ng]を表わしている。
図5に示すように、吐出量Iwと駆動電圧Vhとの間には一定の関係がある。たとえば、図5のグラフによれば、吐出量Iwと駆動電圧Vhとは、ほぼ線形の関係にある。吐出量Iwと駆動電圧Vhとの間の関係と、図3に示した駆動波形と吐出量との関係を利用して、液滴量差aeに基づいて、液滴量差aeを補正する液滴の量を、この量の液滴を吐出させる駆動電圧Vhに換算することができる。
【0039】
電圧変換部VCALは、規定した膜厚になるように調整した量の液滴を吐出させるための駆動電圧Vhを含む指令信号DS1を、接続部CP2を介して噴射コントローラK1に出力する。
以上の構成により、膜厚測定器9が測定した膜厚の測定データに基づいて、ヘッド2から噴射させる液滴の量を調整することができる。
【0040】
以下、上述の成膜装置10を用いて、測定データDTをフィードバックしながら基板7に配向膜を形成する際の動作を、図6に示すフローチャートに沿って述べる。
基板7に成膜する場合には、まず、前述のように条件出しを行なって、所定の膜厚と均一性となるノズル20の駆動電圧や、この駆動電圧から導かれる規範液適量ref2等の噴射条件を入手しておく。
入手した噴射条件は、前述のように記憶部Mに記憶させておく。
【0041】
製品としての配向膜付きの基板7の製造においては、まず、所定の噴射条件で、噴射ステージ4上に載置された基板7の成膜面に対してヘッド2により配向膜の液滴を噴射させる(ステップST1)。
1枚目の基板7に成膜する際には、条件出しにより得られた、記憶部Mに記憶してある規範的な噴射条件に基づいて、液滴を噴射する。
このとき、図7(a)に示すように、基板7の成膜面に所定ピッチで付着する直径rd1の円形の液滴Dp1の間に、液滴Dp2が配置されて直径rd1よりも小さい直径rd2の円形となるようにヘッド2および噴射ステージを駆動する。
【0042】
液滴Dp2は、成膜面に付着した液滴Dp1間の距離が最も遠くなる領域に、液滴Dp1同士を埋めるように配置する。つまり、規範的な噴射条件は、ヘッド2のノズル20からの液滴が、図7(a)のように付着する条件である。
膜厚が所望の値となり、かつ成膜面全面において均一となる噴射条件は成膜面の被噴射位置ごとに異なるが、成膜面が平坦であり理想的な条件の場合には、それぞれ大きさのそろった液滴Dp1および液滴Dp2を、図7(a)に示すように配置すればよい。ヘッド2と噴射ステージ4上の基板7とを相対的に移動させながら、図7(a)に示すような配置となるようにヘッド2から液滴を噴射することにより、成膜面全面において膜厚が均一であり、かつ、従来よりも薄い配向膜を得ることができる。
【0043】
本実施形態においては、複数のノズル20の部分的な吐出不良や、ロットごとの配向膜液の差異等の噴射条件の差異により、噴射条件が理想的な条件からずれて、図7(b)に示すように、液滴Dp1,Dp2の大きさがばらつき、配向膜の膜厚がばらつくことを防ぐために、各ノズル20ごとに液滴量を調整する。
【0044】
そのために、本実施形態においては、噴射ステージ4において配向膜が形成された基板7を測定ステージ40に移し、測定ステージ40において、膜厚測定器9によって配向膜の膜厚を測定する(ステップST2)。
図8が、膜厚測定における測定点の一例を示す、基板7の平面図である。
形成された配向膜の膜厚均一性の評価は、測定点が多いほど実態に近づき正確になる。しかしながら、タクトタイムとの兼ね合いもあり、測定点の数をあまり増やすことはできない。本実施形態においては、一例として、図8に示すように、基板7の成膜面Suの被噴射位置に対応した測定点を、測定点PT1から測定点PT15まで15点、メッシュ状に規定した。
【0045】
本実施形態においては、膜厚測定器9が、一度に一点のみを測定可能であるとして、図8に示す矢印の向きに沿って、測定点PT1から測定点PT15まで順番に測定するものとした。しかしながら、たとえば膜厚測定器9を図8中のX方向に3つ並べた膜厚測定器を用いる場合には、この膜厚測定器と基板7とのY方向への相対移動のみで全ての測定点における膜厚を測定することができる。
【0046】
測定点PT1〜PT15における測定データに基づいて、たとえば最小二乗法等の補完手法によって、X方向にもY方向にも、測定点PT1〜PT15以外の被噴射位置における膜厚のデータを補完することができる。
このデータの補完は、たとえばコンピュータ1の制御部Cにおいて行なう。制御部Cによって算出された測定点間の補完データも、たとえば測定データ記憶部SDPに記憶させる。
【0047】
基板7ごとに配向膜の成膜と膜厚測定を続けると、図9に示すように、基板枚数と各測定点における膜厚との関係を示したグラフが得られる。図9に示すグラフにおいては、横軸が測定した基板7の枚数[枚]を示しており、縦軸が各速定点における膜厚[nm]を表わしている。
図8に示すように15点測定した場合には15本、補完したデータも含めればそれ以上のプロットが得られる。しかし、図9のグラフにおいては、表示の簡略化のため、実線で示すプロットPL1と、破線で示すプロットPL2の2本のプロットのみを示している。
【0048】
膜厚が測定されたところで、補完したデータも含めて、フィルタ部50は、入力された測定データDTが、図9のグラフにおいて点線FLで示すような、所定の規定範囲内であるかどうかを判断する(ステップST3)。
仮に、測定データDTの全ての値が規定範囲内であった場合には、フィルタ部50は、入力された測定データDTをそのままフィルタリングデータDTFとして演算部CL1に出力する。
【0049】
フィルタ部50は、入力された測定データDTに、規定範囲外の値が存在した場合には、その規定範囲外のデータの代わりに、代替データをフィルタリングデータDTFとして出力する。
一例として、図9のグラフのプロットPL1が、図8に示す測定点PT5における測定データを示すものとする。図9のプロットPL1は、17枚目に測定した基板7の測定点PT5における膜厚が規定範囲外であったことを示している。なお、以下では、規定範囲外の測定データまたは補完データが検出された被噴射位置を、規定外被噴射位置と呼ぶ。
入力された測定データが規定範囲外であった場合に、フィルタ部50は、代替データADT1を生成して、規定範囲外のデータの代わりに用いる(ステップST4)。
【0050】
代替データADT1の算出方法は種々考えられる。たとえば、測定データ記憶部SDPに記憶されている一枚前の16枚目の基板7の測定点PT5における測定データをそのまま代替データADT1として用いる。一枚前のデータではなく、過去数枚にわたる測定点PT5の測定データの平均値を代替データADT1として用いてもよい。
または、同じ17枚目の基板7の、たとえば測定点PT2,PT4,PT6,PT8の測定データの平均値を算出するように、測定点PT5の周囲の測定点を用いて代替データADT1を算出してもよい。規定外被噴射位置の周囲の測定点のデータを用いる場合にも、同じ基板ではなく、規定外被噴射位置の周囲の測定点の、過去における測定データを用いてもよい。
【0051】
なお、過去の測定データを利用して代替データを算出する際には、規定範囲外であった測定データは用いないことが、算出する代替データの精度向上の点で好ましい。たとえば、図9に示すように、規定範囲外となった、41枚目の基板7における測定点PT5の代替データADT2を算出する場合には、17枚目の基板7における測定点PT5の測定データは用いない。
また、ここまでは予め規定した測定点を対象として説明した。しかし、規定の測定点間における規定外被噴射位置に関しても、代替データを生成することができる。その場合に、規定の測定点の測定データを用いて代替データを生成することもできるし、測定点の測定データを補完して求めた補完データを用いて代替データを生成することもできる。
前述の規定の測定点の代替データを算出する場合にも、測定点以外の被噴射位置における補完データを利用してもよい。
【0052】
以上のように規定範囲外のデータが存在したか否かに応じて適宜変化するフィルタリングデータDTFに基づいて、液適量計算部DCALおよび演算部CL2によって、規範膜厚ref1にするための液滴量差aeが求められる(ステップST5)。
液滴量差aeは、少なくとも、測定点PT1〜PT15のような規定の測定点に対して算出されるが、上述のように補完データを用いることによって、成膜時に液滴を噴射する被噴射位置ごとに算出することもできる。
【0053】
なお、フィルタリングデータDTFの値が100%補償されるように液滴量差aeを求めるようにすると、フィードバック系に外乱が加わった場合には、フィードバック系が発散する可能性がある。このため、液滴量差aeを求める際のゲイン等のフィードバック係数は、好適には、フィードバック系の安定性を考慮して適宜決定する。
【0054】
液適量計算部DCALおよび演算部CL2によって算出された液滴量差aeと、規範液滴量ref2とに基づいて、電圧変換部VCALによって、ヘッド2によって吐出させる液滴量を、規範液適量ref2に近づけさせるように調整する指令信号DS1が生成される(ステップST6)。
この指令信号DSも、基板7の成膜面とヘッド2の各ノズル20との相対的な位置関係に基づいて被噴射位置ごとに算出し、各ノズル20に独立して与えることができる。
【0055】
基板7の膜圧の測定終了後に、新たな基板7の成膜を行なうか否かが判断される(ステップST7)。
たとえば、基板7の1ロットの製造が終了したならば、新たな基板は用意せず、基板7の成膜は終了となる。
基板7の成膜を続ける場合には、噴射ステージ4に新たな基板7を用意する(ステップST8)。
本実施形態においては、指令信号DS1が生成された時点で、配向膜を形成する新たな基板7を噴射ステージ4に用意する。
ただし、ステップST6までのステップにおいて求めた制御指令DS1に基づいて噴射を行なうのであれば、ステップST2〜ステップST6の任意のステップにおいて新たな基板7を用意することができる。
また、図1に図解のように、噴射ステージ4と測定ステージ40が別構成となっている形態においては、タクトタイム短縮のために、測定ステージ40における膜厚の測定中にも噴射ステージ4において別の基板7に配向膜を形成していることが好ましい。この場合には、測定ステージ40において測定した基板7の測定データは、2枚後の基板7に対する成膜に反映されることになる。
タクトタイムの短縮を考慮しないのであれば、指令信号DS1が生成されるのを待って噴射を行なえば、測定に用いた基板7のデータを、その次の基板7の噴射に反映させることができる。
【0056】
ステップST8において噴射ステージ4に新たな基板7が用意された後には、ステップST1に戻り、用意された基板7に対して配向膜を形成する。その際に、ステップST6までで得られた制御指令DS1を用いてヘッド2の各ノズル20を独立に駆動することによって、所望の膜厚となるように量が調整された液滴が、被噴射位置ごとに噴射される。
以下、ステップST1からステップST8までのループを、基板7の成膜が終了するまで繰り返す。
【0057】
以上により、基板7の成膜面に噴射させる液滴の量が、所望の膜厚となるように、成膜面の被噴射位置ごとに調整される。
したがって、本実施形態によれば、膜厚が規定値に近く、かつ膜厚の面内均一性が高い高品質な膜が形成された基板を、継続的に得ることができる。得られる膜は、量を調整した液滴を、成膜面の被噴射位置に一度だけ噴射して形成することから、品質が高い。
また、ロットごとの噴射条件の変動にも対応可能であるため、噴射条件の条件出しの回数を減らすことができ、一度の噴射により成膜するため、タクトタイムの増加を抑制することができる。
条件出しの回数が少なく、1つの基板に対する繰り返し噴射が必要ないことは、膜の原料液滴の削減にも効果的である。
さらに、膜厚を測定するため、製造不良の発生に気づき易くなる。また、製造不良の原因究明・解消時間の短縮にも役立つ。
【0058】
膜厚の測定データが規定範囲外であるか否かを判断するフィルタ部を用いた場合には、規定範囲外の測定データを検出したときにたとえば警告を発する等の処理を実行することが可能になり、その結果、製造不良の増加を防止することができる。
規定範囲外の測定データを用いないことから、フィードバック系の安定化にも効果的である。
また、規定範囲外の測定データが検出された場合にも、代替データを用いることによって、継続的に安定して高品質の膜を形成することが可能である。
【0059】
変形形態
図1に示す成膜装置10においては噴射ステージ4と測定ステージ40とを別構成としたが、両者を一体とすることもできる。
図10は、1つのステージにおいて液滴噴射と膜厚測定を行なう、本発明の変形形態に係る成膜装置の概略構成を示した図である。
【0060】
図10に示す成膜装置100においては、ヘッド2と膜厚測定器9が、一体または互いに近い位置に配置されている。
また、変形形態に係る膜厚測定器9には、測定コントローラK2の代わりに、噴射ステージ4上の基板7の移動と協働して所定の被噴射位置における膜厚を測定するための測定コントローラK3が接続されている。
この構成により、本変形形態においては、噴射ステージ4上の基板7に対して、配向膜形成とその膜厚測定とを同時に行なうことが可能になる。
これ以外の構成および機能は前述の実施形態の場合と同じであるため、詳細な記述は省略する。
【0061】
本変形形態によれば、基板7に対する成膜のタクトタイムをさらに短縮することができる。
また、形成途中の膜厚の測定結果から成膜面における膜厚分布を推定する構成にすれば、成膜中の基板7における膜厚の変動を未然に防ぐことも可能になる。
【0062】
以上、本発明の実施の形態について述べたが、上記実施の形態における構成や形状、数値等の記述は本発明を説明するための例であり、本発明は上記実施の形態に限定されない。
たとえば、警告を発する条件は、適宜設定可能である。たとえば、規定範囲外の測定データが複数回連続する場合、ある特定の被噴射位置近傍で規定範囲外測定データが集中発生する場合、フィードバックを実行した結果のたとえば液滴量の値が、増加し続けるまたは減少し続ける場合に、警告を発することができる。また、フィードバックを実行した結果、たとえば液適量の値が、増加と減少を繰り返してフィードバック系が収束せず、その結果膜厚の均一性が低下する場合にも警告を発することができる。
さらに、本発明は、配向膜の製造のみに限らず、インクジェット方式を用いるあらゆる膜の製造に適用することができる。噴射する原料液滴の種類によっては、ピエゾ方式ではなく、原料液の熱膨張によって液滴を噴射するサーマル方式のインクジェットヘッドを用いることも可能である。
【0063】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、高品質な膜を安定して形成することができるとともにタクトタイムの増加を抑制可能な成膜方法を提供することができる。
また、高品質な膜を安定して形成することができるとともにタクトタイムの増加を抑制可能な成膜方法に適した成膜装置を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略構成図である。
【図2】図1に図解のインクジェットヘッドの概略構成を示す図である。
【図3】(a)は、図2に図解のインクジェットヘッドのノズルによる液滴の吐出状態の一例であり、(b)は吐出状態の他の例である。
【図4】図1に図解の記憶部および調整部の機能構成ブロック図である。
【図5】図2に図解のインクジェットヘッドのノズルの駆動電圧とノズルからの液滴の吐出量との関係を示したグラフである。
【図6】本発明の一実施形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。
【図7】(a)は、図1に図解の成膜装置による、基板の成膜面への液滴の付着パターンの一例を示した図であり、(b)は、液滴の量が変化した状態を示した図である。
【図8】膜厚測定における測定点を示す、基板の平面図である。
【図9】成膜する基板の枚数と、基板の各測定点における膜厚との関系を示したグラフである。
【図10】本発明の変形形態に係る成膜装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1…コンピュータ、2…インクジェットヘッド、4…噴射ステージ、7…基板、9…膜厚測定器、40…測定ステージ、50…フィルタ部、K1…噴射コントローラ、K2…測定コントローラ、C…制御部、T…調整部、M…記憶部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method for forming a film on an object by an inkjet method.
Specifically, the present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method for measuring the thickness of a formed film and using the obtained film thickness information as feedback for film formation on a new object.
[0002]
[Prior art]
For example, when an alignment film of a liquid crystal display device is formed, it is known that the film is formed by an ink-jet method for reasons such as effective use of the material of the film and prevention of adhesion of unnecessary substances such as dust. .
[0003]
In film formation by the ink jet method, it is important to uniformly control the film thickness in order to apply the material of the film as fine droplets.
In order to make the film thickness uniform, after the material droplet is sprayed on the substrate on which the alignment film is to be formed, the film thickness of the alignment film is measured. A method of applying the liquid again is known (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-9-166873
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described in
When the alignment film has two layers, the alignment characteristics of the liquid crystal and the optical characteristics such as the refractive index of the alignment film are not uniform, and the performance as the alignment film is reduced.
Further, since the liquid droplets are ejected twice to one substrate, the tact time for manufacturing the liquid crystal display device becomes long.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a film forming method capable of stably forming a high-quality film and suppressing an increase in tact time.
It is another object of the present invention to provide a film forming apparatus suitable for a film forming method capable of stably forming a high-quality film and suppressing an increase in tact time.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A film forming apparatus according to the present invention is a film forming apparatus that forms a film by spreading of raw material droplets jetted to a plurality of positions to be jetted in a film forming surface of an object, wherein a predetermined amount of Injecting means for injecting the droplet, measuring means for measuring the thickness of the film formed on the film-forming surface by the ejecting means, based on the film thickness measured by the measuring means and a specified thickness And an adjusting means for independently adjusting the amount of the liquid droplets ejected by the ejecting means to the position to be ejected.
[0008]
Further, the film forming method according to the present invention is a film forming method in which a film is formed by spreading material droplets jetted to a plurality of jetting positions within a film forming surface of an object, wherein the jetting of the object is performed. A first ejection step of ejecting a predetermined amount of the liquid droplets to a position, a measurement step of measuring a thickness of a film formed on the film formation surface by the first ejection step, and measurement in the measurement step. An adjusting step of independently adjusting the amount of the droplet to be ejected to the ejection position based on the film thickness and a prescribed thickness, and adjusting the amount of the droplet to be ejected to a new object. And a second injection step of injecting the liquid at a position.
[0009]
In the present invention, the ejecting unit independently ejects a predetermined amount of film droplets of the film for each of the positions to be ejected to a plurality of positions to be ejected within the film forming surface of the object. A film is formed on the film formation surface of the target object by spreading the droplets ejected on the film formation surface by the ejection means.
The thickness of the film formed on the film formation surface of the object is measured by the measuring means.
The adjusting unit adjusts the amount of the droplet to be ejected to the position to be ejected based on the difference between the actual film thickness measured by the measuring unit and the specified film thickness at a predetermined position to be ejected on the film forming surface. Independently adjusted for each injection position.
The droplets of the amount adjusted by the adjusting means are ejected by the ejecting means to the film-forming surface of a new object for each ejected position.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In the following, embodiments of the present invention will be described using a liquid crystal display device in which an alignment film is formed by an inkjet method as an example.
[0011]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
The
The ink jet head (hereinafter, abbreviated as head) 2, the ejection stage 4, and the ejection controller K1 correspond to an embodiment of an ejection unit in the present invention.
The film thickness measuring
Further, the adjusting unit T corresponds to an embodiment of the adjusting unit in the present invention.
[0012]
In the
[0013]
The injection stage 4 includes a table moving mechanism using, for example, a ball screw, and a
The
[0014]
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the
The
FIG. 2 shows the
[0015]
As shown in FIG. 2, the
Since it is necessary to pattern the alignment film into a predetermined shape, the output timing of the ejection control command signal such as the ejection start signal and the stop signal from the ejection controller K1 is independent for each
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 2 as an example, the ejection control command signals DN1 to DN4 output from the injection controller K1 to the four
Thus, the amounts of the droplets Dp1 to Dp4 ejected from each
[0016]
The control of the droplet amount for each
As illustrated in FIG. 3, the
An alignment film liquid is supplied from an alignment film supply device (not shown) to the
Note that the alignment film liquid is a liquid in which the raw material of the alignment film is adjusted to a predetermined concentration. As a raw material of the alignment film, for example, an organic polymer material such as polyimide is used.
[0017]
When a voltage is applied to the
As shown in FIG. 3A, the
[0018]
The size of the ejected droplet, that is, the amount of the droplet is determined by the shape and size of the
[0019]
As shown in FIG. 3A, a single pulse S having one pulse is applied to the
When ejecting a droplet having a smaller volume than the droplet Dp1, for example, a double pulse W having two pulses as shown in FIG. 3B is applied to the
When the first pulse W1 of the pulses W is given, the
[0020]
As described above, by changing the drive voltage waveform applied to the
By changing the capacity of the
As described above, in the present embodiment, by changing the pulse width and the drive voltage value of the drive voltage waveform via the ejection controller K1, the amount of the ejected droplets can be controlled independently for each
By adjusting the rise and fall times of the drive waveform, the ejection amount can be more finely adjusted for each
[0021]
The ejection controller K1 is connected to the
The injection controller K1 outputs a movement command signal MC1 for giving an instruction such as a movement amount, a movement direction, and a movement timing of the table to the ejection stage 4 based on the command signal DS1 from the
In this embodiment, the
[0022]
The
Although not shown, a transfer means such as a belt conveyor or a robot arm can be used to move the
[0023]
The film
As the film
In the present embodiment, as an example, a light interference type film thickness measuring device is used.
[0024]
The optical interference type film
As an example, the measurement light LT is incident on the film formation surface and the alignment film at an appropriate angle. The reflected light of the measurement light LT incident on the
[0025]
Due to the optical path difference, the reflected light RL1 and the reflected light RL2 received by the film
Assuming that the wavelength λ of the measurement light LT is constant, the intensity of the reflected light depends on the thickness of the alignment film. Therefore, if the relationship between the film thickness and the light intensity corresponding to the wavelength λ is obtained in advance, the film thickness of the alignment film can be obtained.
[0026]
The film
The measurement controller K2 generates a movement command signal MC2 for giving an instruction such as a movement amount, a movement direction, and a movement timing of the table based on a command signal DS2 from the
While moving the table of the
This makes it possible to measure the film thickness at any position on the alignment film. The obtained measurement data DT of the film thickness is transmitted to the
[0027]
In the present embodiment, the film
[0028]
The control unit C of the
The control unit C receives the measurement data DT from the film
Further, the control section C outputs a command signal DS2 to the measurement controller K2 to measure the film thickness at a predetermined position of the alignment film formed on the film formation surface of the
Further, the control unit C transmits the obtained measurement data DT to the adjustment unit T, and adjusts the amount of the droplet ejected by the
Hereinafter, the configurations of the storage unit M and the adjustment unit T will be described in detail.
[0029]
FIG. 4 is a functional configuration block diagram of the storage unit M and the adjustment unit T of the
The storage unit M is configured by appropriately using storage means such as a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and a hard disk drive.
The adjustment unit T is realized by a CPU, as in the control unit C, for example.
[0030]
As illustrated in FIG. 4, the storage unit M includes a reference droplet amount storage unit Dref, a reference film thickness storage unit mref, and a measurement data storage unit SDP.
The reference droplet amount storage unit Dref stores a reference amount of a droplet for obtaining an alignment film having a target film thickness. As will be described later, this reference droplet amount ref2 is defined in advance for each position to be ejected on the deposition surface of the
[0031]
The appropriate amount of the reference liquid ref2 is, for example, a predetermined thickness and a predetermined uniformity obtained by measuring the film thickness of the alignment film formed by actually ejecting the droplet onto the
[0032]
The reference film thickness storage unit mref stores a target reference film thickness ref1 of the alignment film to be actually formed.
In some cases, components for display, such as electrodes and color filters, are formed on the
In such a case, as with the reference droplet amount ref2, the reference film thickness ref1 is stored in the reference film thickness storage unit mref in a number corresponding to the position to be ejected.
Further, the value of the reference film thickness ref1 is also supplied to the adjustment unit T as needed.
[0033]
The measurement data storage unit SDP is connected to the control unit C as shown in FIGS. The measurement data DT from the film
The measurement data storage unit SDP constructs a measurement data database by storing the input measurement data DT. If necessary, the past measurement data DTP is provided from this database to a filter unit of the adjustment unit T described later.
[0034]
As illustrated in FIG. 4, the adjustment unit T includes, for example, a
The control unit C is connected to the
As will be described in detail later, when the input film thickness measurement data DT is within a predetermined range, the
As will be described later, the
[0035]
The calculation unit CL1 is connected to the
The calculation unit CL1 calculates the difference between the reference film thickness ref1 input from the reference film thickness storage unit mref and the filtering data DTF input from the
The film thickness difference e calculated by the calculation unit CL1 is output to the droplet amount calculation unit DCAL.
[0036]
Based on the film thickness difference e input from the calculation unit CL1, the liquid appropriate amount calculation unit DCAL calculates a droplet amount ad corresponding to the film thickness difference e.
The relationship between the film thickness and the amount of liquid droplets depends on the film formation pattern of the alignment film, how the droplets adhered to the film formation surface are spread by leveling, the difference between the lots of the alignment film liquid, temperature, humidity, etc. It is not easy to state briefly because the conditions are complicated. Therefore, a method for calculating the droplet amount ad based on the film thickness difference e is not described here. However, in consideration of the film forming conditions, the droplet amount ad corresponding to the film thickness difference e is calculated with a certain degree of accuracy. It is possible to ask.
[0037]
The calculation unit CL2 is connected to the output destination of the droplet amount calculation unit DCAL, and the value of the appropriate liquid amount ad calculated by the droplet amount calculation unit DCAL is input to the calculation unit CL2.
The calculation unit CL2 is also connected to the reference droplet amount storage unit Dref, and the reference droplet amount ref2 stored in the reference droplet amount storage unit Dref is also input to the calculation unit CL2.
The calculation unit CL2 calculates the difference between the reference liquid appropriate amount ref2 and the droplet amount ad to calculate the droplet amount difference ae. The existence of the droplet amount difference ae means that there is an error between the amount of droplets actually ejected from each
The droplet amount difference ae calculated by the calculation unit CL2 is output to the voltage conversion unit VCAL.
[0038]
The voltage conversion unit VCAL determines the driving voltage of the
FIG. 5 is a graph showing a relationship between the driving voltage of the
In the graph of FIG. 5, the horizontal axis represents the drive voltage Vh [V], and the vertical axis represents the discharge amount Iw [ng].
As shown in FIG. 5, there is a certain relationship between the ejection amount Iw and the driving voltage Vh. For example, according to the graph of FIG. 5, the ejection amount Iw and the driving voltage Vh have a substantially linear relationship. A liquid for correcting the droplet amount difference ae based on the droplet amount difference ae using the relationship between the ejection amount Iw and the driving voltage Vh and the relationship between the driving waveform and the ejection amount shown in FIG. The amount of the droplet can be converted into a drive voltage Vh for discharging this amount of the droplet.
[0039]
The voltage conversion unit VCAL outputs a command signal DS1 including a drive voltage Vh for discharging a droplet of an amount adjusted to a specified film thickness to the ejection controller K1 via the connection unit CP2.
With the above configuration, the amount of the liquid droplet ejected from the
[0040]
Hereinafter, an operation of forming an alignment film on the
In the case of forming a film on the
The obtained injection conditions are stored in the storage unit M as described above.
[0041]
In the manufacture of the
When forming a film on the
At this time, as shown in FIG. 7A, the droplet Dp2 is disposed between the circular droplets Dp1 having the diameter rd1 which adhere to the film forming surface of the
[0042]
The droplets Dp2 are arranged so as to fill the droplets Dp1 in a region where the distance between the droplets Dp1 attached to the film formation surface is the longest. That is, the normative ejection condition is a condition under which the droplet from the
The injection conditions under which the film thickness becomes a desired value and becomes uniform over the entire surface of the film formation surface differ depending on the position to be sprayed on the film formation surface. The uniform droplets Dp1 and Dp2 may be arranged as shown in FIG. While relatively moving the
[0043]
In the present embodiment, the ejection condition deviates from the ideal condition due to a partial ejection failure of the plurality of
[0044]
For this purpose, in the present embodiment, the
FIG. 8 is a plan view of the
The greater the number of measurement points, the closer to the actual condition, the more accurate the evaluation of the film thickness uniformity of the formed alignment film becomes. However, there is a trade-off with the tact time, and the number of measurement points cannot be increased much. In the present embodiment, as an example, as shown in FIG. 8, fifteen measurement points corresponding to the positions to be ejected on the film formation surface Su of the
[0045]
In the present embodiment, it is assumed that the film
[0046]
Based on the measurement data at the measurement points PT1 to PT15, the data of the film thickness at the injection positions other than the measurement points PT1 to PT15 is complemented in both the X direction and the Y direction by a complementary method such as the least square method. Can be.
The complement of this data is performed, for example, in the control unit C of the
[0047]
When the formation of the alignment film and the measurement of the film thickness are continued for each
As shown in FIG. 8, 15 plots can be obtained when 15 points are measured, and more plots can be obtained if supplemented data is included. However, in the graph of FIG. 9, only two plots, a plot PL1 shown by a solid line and a plot PL2 shown by a broken line, are shown for simplification of display.
[0048]
When the film thickness is measured, the
If all values of the measurement data DT are within the specified range, the
[0049]
If a value outside the specified range exists in the input measurement data DT, the
As an example, it is assumed that a plot PL1 of the graph of FIG. 9 indicates measurement data at the measurement point PT5 illustrated in FIG. The plot PL1 in FIG. 9 indicates that the film thickness at the measurement point PT5 of the
When the input measurement data is out of the specified range, the
[0050]
There are various methods for calculating the substitute data ADT1. For example, the measurement data at the measurement point PT5 of the 16th
Alternatively, the substitute data ADT1 is calculated using the measurement points around the measurement point PT5 such that the average value of the measurement data of the measurement points PT2, PT4, PT6, and PT8 of the same
[0051]
When calculating the substitute data using the past measured data, it is preferable not to use the measured data that is out of the specified range from the viewpoint of improving the accuracy of the calculated substitute data. For example, as shown in FIG. 9, when calculating the substitute data ADT2 of the measurement point PT5 on the
In addition, the description has been given so far on the measurement points defined in advance. However, alternative data can also be generated for the specified jacket injection position between specified measurement points. In this case, the substitute data can be generated using the measurement data of the specified measurement point, or the substitution data can be generated using the complementary data obtained by complementing the measurement data of the measurement point.
Also in the case of calculating the above-mentioned alternative data of the specified measurement point, supplementary data at the injection position other than the measurement point may be used.
[0052]
As described above, based on the filtering data DTF that changes as appropriate depending on whether or not there is data outside the specified range, the liquid amount calculation unit DCAL and the calculation unit CL2 determine the droplet amount for setting the reference film thickness ref1. The difference ae is obtained (step ST5).
The droplet amount difference ae is calculated at least for specified measurement points such as the measurement points PT1 to PT15. It can also be calculated for each position.
[0053]
If the droplet amount difference ae is determined so that the value of the filtering data DTF is compensated by 100%, the feedback system may diverge if a disturbance is applied to the feedback system. For this reason, a feedback coefficient such as a gain when obtaining the droplet amount difference ae is suitably determined appropriately in consideration of the stability of the feedback system.
[0054]
Based on the droplet amount difference ae calculated by the appropriate liquid amount calculation unit DCAL and the calculation unit CL2 and the reference liquid droplet amount ref2, the voltage conversion unit VCAL determines the amount of liquid droplets to be ejected by the
This command signal DS can also be calculated for each ejection target position based on the relative positional relationship between the film formation surface of the
[0055]
After the measurement of the film pressure of the
For example, when the production of one lot of the
When the film formation of the
In the present embodiment, when the command signal DS1 is generated, a
However, if the injection is performed based on the control command DS1 obtained in steps up to step ST6, a
In addition, as shown in FIG. 1, in a configuration in which the ejection stage 4 and the
If the injection is performed after the command signal DS1 is generated unless the shortening of the tact time is considered, the data of the
[0056]
After a
Hereinafter, the loop from step ST1 to step ST8 is repeated until the film formation on the
[0057]
As described above, the amount of droplets to be ejected to the film formation surface of the
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to continuously obtain a substrate on which a high-quality film having a film thickness close to a specified value and high in-plane uniformity of the film thickness is formed. The quality of the obtained film is high because droplets of which the amount is adjusted are formed by spraying the droplets only once at the position to be sprayed on the film formation surface.
Further, since it is possible to cope with the variation of the injection condition for each lot, the number of times of setting the injection condition can be reduced, and an increase in the tact time can be suppressed because the film is formed by one injection.
The fact that the number of times of setting the conditions is small and the need for repeated ejection on one substrate is not required is also effective in reducing the number of raw material droplets of the film.
Further, since the film thickness is measured, it becomes easy to notice the occurrence of manufacturing defects. It is also useful for shortening the time for investigating and eliminating the cause of manufacturing defects.
[0058]
When a filter unit that determines whether or not the measured data of the film thickness is out of the specified range is used, it is possible to execute a process such as issuing a warning when detecting the measured data out of the specified range. As a result, an increase in manufacturing defects can be prevented.
Since measurement data outside the specified range is not used, it is also effective for stabilizing the feedback system.
Further, even when measurement data out of the specified range is detected, it is possible to continuously and stably form a high-quality film by using the substitute data.
[0059]
Deformation form
In the
FIG. 10 is a view showing a schematic configuration of a film forming apparatus according to a modified embodiment of the present invention, which performs droplet ejection and film thickness measurement in one stage.
[0060]
In the
Further, instead of the measurement controller K2, the film
With this configuration, in the present modification, it is possible to simultaneously form an alignment film and measure the thickness of the
The other configurations and functions are the same as those in the above-described embodiment, and thus detailed description is omitted.
[0061]
According to the present modification, the tact time of film formation on the
Further, if the film thickness distribution on the film formation surface is estimated from the measurement result of the film thickness during the formation, it is possible to prevent a change in the film thickness on the
[0062]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the descriptions of the configurations, shapes, numerical values, and the like in the above embodiments are examples for describing the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments.
For example, the condition for issuing a warning can be set as appropriate. For example, when the measurement data outside the specified range is repeated a plurality of times, or when the measurement data outside the specified range is concentrated near a specific injection target position, for example, the value of the droplet amount as a result of performing the feedback increases. A warning can be issued if it continues or decreases. Also, as a result of executing the feedback, a warning can be issued, for example, when the value of the appropriate amount of liquid repeatedly increases and decreases and the feedback system does not converge, and as a result, the uniformity of the film thickness decreases.
Further, the present invention can be applied not only to the production of an alignment film but also to the production of any film using an inkjet method. Depending on the type of the liquid droplets to be ejected, it is also possible to use a thermal inkjet head that ejects the droplets by thermal expansion of the liquid material instead of the piezo method.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a film forming method capable of stably forming a high-quality film and suppressing an increase in tact time.
In addition, a film formation apparatus suitable for a film formation method capable of stably forming a high-quality film and suppressing an increase in tact time can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the ink jet head illustrated in FIG. 1;
3A is an example of a droplet discharge state by a nozzle of the inkjet head illustrated in FIG. 2, and FIG. 3B is another example of a discharge state.
FIG. 4 is a functional configuration block diagram of a storage unit and an adjustment unit illustrated in FIG. 1;
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a driving voltage of a nozzle of the illustrated ink jet head and a discharge amount of a droplet from the nozzle.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a film forming method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7A is a diagram illustrating an example of a pattern of a liquid droplet adhering to a film forming surface of a substrate by the film forming apparatus illustrated in FIG. 1, and FIG. It is a figure showing a changed state.
FIG. 8 is a plan view of the substrate, showing measurement points in film thickness measurement.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the number of substrates on which a film is formed and the film thickness at each measurement point of the substrate.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a film forming apparatus according to a modification of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記被噴射位置に所定量の前記液滴を噴射する噴射手段と、
前記噴射手段により前記成膜面に形成された膜の厚さを測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された膜厚と規定の膜厚とに基づいて、前記噴射手段が前記被噴射位置に噴射する前記液滴の量を独立に調整する調整手段と
を有する成膜装置。A film forming apparatus for forming a film by spreading of raw material droplets jetted to a plurality of positions to be jetted in a film forming surface of an object,
Ejecting means for ejecting a predetermined amount of the droplets to the ejected position,
Measuring means for measuring the thickness of the film formed on the film forming surface by the injection means,
A film forming apparatus comprising: an adjusting unit that independently adjusts an amount of the droplet ejected to the ejection target position by the ejecting unit based on the film thickness measured by the measuring unit and a prescribed thickness.
請求項1に記載の成膜装置。The adjusting unit is configured such that the film thickness within the specified range measured in the past at the specified externally ejected position with respect to the specified externally ejected position where the film thickness measured by the measuring unit is out of the predetermined specified range. The film forming apparatus according to claim 1, wherein an amount of the droplet ejected to the prescribed outer ejection position is adjusted based on a thickness.
請求項1に記載の成膜装置。The adjusting unit is configured such that a film thickness measured by the measuring unit is out of a predetermined specified range, and a film measured at the target position around the specified specified position. The film forming apparatus according to claim 1, wherein an amount of the liquid droplet ejected to the prescribed outer ejection position is adjusted based on a thickness.
対象物の前記被噴射位置に所定量の前記液滴を噴射する第1の噴射工程と、
前記第1の噴射工程により前記成膜面に形成された膜の厚さを測定する測定工程と、
前記測定工程において測定した膜厚と規定の膜厚とに基づいて、前記被噴射位置に噴射する前記液滴の量を独立に調整する調整工程と、
量を調整した前記液滴を、新たな対象物の前記被噴射位置に噴射する第2の噴射工程と
を有する成膜方法。A film forming method for forming a film by spreading material droplets ejected to a plurality of positions to be ejected within a film forming surface of an object,
A first ejection step of ejecting a predetermined amount of the droplet to the ejection position of the target;
A measuring step of measuring a thickness of a film formed on the film forming surface by the first spraying step;
An adjusting step of independently adjusting the amount of the droplet ejected to the ejected position based on the thickness and the specified thickness measured in the measuring step,
A second jetting step of jetting the adjusted amount of the droplets to the target position of a new target.
請求項4に記載の成膜方法。In the adjusting step, the film thickness measured in the measuring step is outside the predetermined specified range, the specified outer coating position, the film thickness in the specified range previously measured at the specified outer coating position. The film forming method according to claim 4, wherein an amount of the liquid droplet ejected to the prescribed external ejection position is adjusted based on the amount.
請求項4に記載の成膜方法。In the adjusting step, the film thickness measured in the measuring step is outside the predetermined specified range, the specified outer injection position, the film thickness measured at the injection position around the specified outer injection position The film forming method according to claim 4, wherein the amount of the liquid droplet ejected to the specified external ejection position is adjusted based on the predetermined amount.
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