专利名称：涂敷装置及涂敷方法
技术领域：
本发明涉及一种在利用半导体装置或液晶面板或有机EL(电致发光)面板的显示装置等这样的电子元件的制造时所使用的涂敷装置及涂敷方法。
背景技术：
在利用半导体装置和液晶面板或有机EL面板的显示装置等这样的电子元件的制造时，藉由将水溶液或含有无机或有机溶剂的涂敷液在基片上进行涂敷，而进行基片上的机能层和光栅层等的膜形成。作为该涂敷方法，有旋转涂敷法和墨水涂敷法、分割涂敷法等。在这些涂敷方法中，喷墨法被用于进行显示装置的发光层和滤色器层等这样的微细图案制作的成膜。
当在这种电子元件的制造之际进行涂敷工程时，所涂敷的涂敷液的干燥情形，有时在基片上的设定区域内不能达到均匀，存在干燥不均和干燥固化了的涂敷物的形状不一样等问题。
例如，在利用喷墨法使有机EL墨水等溶液从喷墨涂敷装置的涂敷头喷出，并在玻璃基片上进行涂敷的情况下，有时在玻璃基片上的被涂敷的区域会产生干燥不均，或在涂敷液干燥了的固化物(墨水)的形状上产生差异。这种干燥不均和涂敷物的形状差异，会对电子元件的制造带来不良影响，所以最好尽可能地进行抑制。
在专利文献1中，关于利用喷墨法等喷出法而涂敷机能层形成用液并进行干燥制造机能性元件的方法，提出了一种为了得到所制造的机能层的平坦性，而对机能层的形状进行检查，并依据其形状加快或延缓干燥工程的溶剂的挥发速度的方法。
但是，专利文献1所记述的方法，为一种着眼于利用喷射法而在基片上所着射的各个机能层的形状，并想要对形状进行控制的方法，未必可在基片上的被涂敷的区域上防止干燥不均及形状的差异。
日本专利早期公开的特开2003-266003号公报发明内容本发明的目的是提供一种鉴于上述问题而形成的，可使基片上所涂敷的涂敷液的干燥在基片的被涂敷的区域内均匀进行，并可防止涂敷物的不均，且使干燥后的涂敷物的形状有效地均匀形成的涂敷装置及涂敷方法。
本发明的涂敷装置包括将含有溶质和溶媒的涂敷液涂敷在基片上的设定区域内的涂敷单元；在向前述基片上的设定区域的涂敷结束之前，使前述基片上的被涂敷的区域附近的环境，保持在抑制前述溶剂挥发的环境的环境保持单元。
而且，在本发明的涂敷装置中，当涂敷单元为喷墨涂敷单元时，运用较为有利。
而且，在本发明的涂敷装置中，还具有在前述基片上进行了涂敷的区域的均匀干燥化单元，可进一步防止涂敷区域的干燥不均，并使涂敷物的形状更加均匀，所以是有利的。作为该均匀干燥化单元，可为在涂敷有涂敷液的基片上的设定区域附近所设置的吸引通风罩，而且也可为在涂敷有前述涂敷液的基片上的设定区域附近设置有气体的排出口和吸引口的气刀装置。
而且，本发明的涂敷方法为一种将含有溶质和溶剂的涂敷液涂敷在基片上的设定区域上并使溶剂挥发，而在前述基片上形成溶质的固化物的涂敷方法，其中在向前述基片上的设定区域的涂敷结束之前，使前述基片上进行了涂敷的区域附近的环境，保持在抑制前述溶剂挥发的环境。
而且，在本发明的涂敷方法中，使前述基片上进行了涂敷的区域附近的环境，形成大于等于前述溶剂的饱和浓度的40％小于等于100％的环境为佳，在前述涂敷液含有水的情况下，使前述基片上被涂敷的区域附近的环境，形成湿度大于等于40％小于等于85％的环境为佳。
而且，在本发明的涂敷方法中，也可将基片上进行了涂敷的区域附近的环境，形成与前述涂敷液中的溶剂不同种类的溶剂环境，并在基片上所涂敷的涂敷液干燥之前，将该涂敷液中的溶剂进行置换。
如利用本发明，可防止涂敷不均，并可使涂敷物的形状均匀。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。经由上述可知，本发明是有关于一种可使基片上所涂敷的涂敷液的干燥在基片的被涂敷的区域内均匀进行，并可防止涂敷物的不均，且使干燥后的涂敷物的形状有效地均匀形成的涂敷装置及涂敷方法。该涂敷方法在将含有溶质和溶剂的涂敷液在基片上的设定区域上进行涂敷并使溶剂挥发，而在前述基片上形成溶质的固化物的过程中，于结束向前述基片上的设定区域的涂敷之前，使前述基片上进行了涂敷的区域附近的环境，保持为一种对前述溶剂的挥发进行抑制的环境。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1所示为作为关于本发明的一实施形态的涂敷装置的，喷射涂敷装置1的全体构成的立体图。
图2为图1的涂敷装置的涂敷单元的说明图。
图3为用于说明涂敷液的蒸发机构的模式图。
图4为具有均匀干燥化单元的本发明的涂敷装置的一实施形态的立体图。
图5为具有均匀干燥化单元的本发明的涂敷装置的另一实施形态的立体图。
图6为图5的要部说明图。
图7所示为放置环境气氛和光刻胶干燥状态的关系的标绘图。
1喷墨涂敷装置 2底座11墨水涂敷盒(环境保持单元)12供给管13排出管21上面部22X工作台23Y工作台 24载物台25支持体26涂敷头单元26a升降构件 26bL形支持器26c涂敷头 32排气管31吸引通风罩(均匀干燥化单元)41气刀装置(均匀干燥化单元)41a喷射用气刀喷嘴 41b吸引用气刀喷嘴41c、41d导管L涂敷液S基片具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的涂敷装置及涂敷方法其具体实施方式
、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
下面，利用图示对本发明的实施形态进行说明。
图1所示为作为关于本发明的一实施形态的，喷墨涂敷装置1的全体构成立体图。在同图中，喷墨涂敷装置1覆盖底座2的上面部21上所设置的涂敷单元，并设置有作为环境保持单元的墨水涂敷盒11。在该墨水涂敷盒11上，安装有将来自未图示的气体供给源的气体导向墨水涂敷盒11的供给管12，及被连接在将墨水涂敷盒11内的气体进行排出的排气装置上的排出管13。在墨水涂敷盒11的设定位置，设置有气体浓度的检测器，可进行墨水涂敷盒11内的气体和水分的浓度检测。被供给到墨水涂敷盒11内的气体的种类和气体的浓度或湿度和气体的流量，可进行变更或调整，且藉由控制这些气体的种类和气体的浓度或湿度和气体的流量，可使墨水涂敷盒11内的环境，保持为一种对前述溶剂的挥发进行抑制的环境。
利用图2，对该墨水涂敷盒11内的涂敷装置的构成进行说明。
在底座2的上面部21上依次设置有X工作台22、Y工作台23，且在Y工作台23上支持有将要涂敷的基片进行保持的载物台24。在该载物台24的上面保持基片S。该基片S为例如有机电致发光面板用的玻璃基片，但利用本发明的涂敷装置被涂敷的基片，并不限定于这种玻璃基片。
而且，在底座2的上面部21上，门形的支持体25以跨越载物台24的形态直立设置，且在该门形的支持体25上，安装有涂敷头单元26。该涂敷头单元26包括沿上下方向可移动地被安装在门形的支持体25上的升降构件26a、被安装在该升降构件26a的侧面上的L形支持器26b、从该L形支持器26b的水平部向下，以垂直方向作为旋转轴可转动地进行安装的涂敷头26c。
在图2所示的涂敷装置中，藉由从未图示的墨水供给筒，向与载物台24上所保持的基片S邻接配置的涂敷头26c供给墨水，并从涂敷头26c向基片S喷射涂敷液，且使基片S利用X工作台22及Y工作台23的移动而进行移动，可使基片S上的设定区域被涂敷。
此时，在习知技术中，如前所述，有时从涂敷头26c喷出并在基片S上着射且干燥的墨水的形状会产生差异。其原因被认为是，因在基片上涂敷有墨水的区域附近的环境条件和气流条件的不同、变动，使着射的墨水的干燥速度在涂敷区域内有所不同，结果在形状上产生差异。而且，在基片上的进行了涂敷的区域上，当使载物台24上的基片S对涂敷头26c相对移动，并进行设定区域的涂敷时，因为从最初着射的墨水开始，溶剂依次挥发，所以有时在所涂敷的区域附近的环境中的溶剂浓度会逐渐增高，由此使干燥速度产生差异，有时会产生干燥不均和形状的差异。
利用图3所示的模式图，对利用喷墨装置在基片上所涂敷的涂敷液(墨水)的蒸发机构进行说明。涂敷液L刚在基片S上进行涂敷后的形状，形成图3(a)所示的形状。这种形状在例如将有机EL的墨水在玻璃基片上进行涂敷的情况下，为了由微细的图案制作形成墨迹，可藉由进行涂敷液的粘度的调整和基片的润湿性的控制，而形成图示的那种形状。
当在基片S上开始涂敷液L的干燥时，如图3(b)所示，溶剂从涂敷液L的表面向外界气体中进行扩散并形成蒸气层G，且在涂敷液L的内部产生对流。此时，涂敷液L的宽度方向的边缘部与中央部相比表面积大，且边缘部附近的环境中的溶剂浓度也较中央部薄。因此，可从边缘部优先进行干燥。结果，如图3(c)所示，边缘部虽然蒸发快，但因为表面张力上升，起到拉伸涂敷液的作用，结果作为涂敷液全体，形成边缘部隆起的凹部形状。在涂敷液中的溶剂的挥发性高，干燥速度过快的情况下，干燥在这种形状下结束，所以涂敷液形成凹形的固化物。
另外，在干燥速度适当的情况下，从图3(c)的状态继续进行干燥，如图3(d)所示，来自宽度方向中央部的蒸发变多，使中央部的表面张力上升，作为涂敷液全体的形状，形成恢复原有形状那样的形状。接着，当边缘部的干燥结束时，如图3(e)所示，只在中央部继续蒸发，起到使涂敷液向中心方向被拉伸的作用，结果，最终如图3(f)所示，形成中心部和边缘部大致相同高度的固化物。
这样，藉由在基片上所涂敷的涂敷液的干燥速度，而使所得到的固化物的形状不同，而且，当在进行了涂敷的区域内干燥速度产生差异时，会产生干燥不均和固化物形状的不整齐。
因此，在图1所示的本发明的一实施形态的涂敷装置1中，作为将基片S上进行了涂敷的区域附近的环境保持为抑制溶剂挥发的环境的环境保持单元，具有墨水涂敷盒11，且在该墨水涂敷盒11内，将在底座2的上面部21上被保持的基片S与涂敷装置一起，以气密状态进行收纳。而且，为了调整该墨水涂敷盒11的环境，在控制从供给管12导入到墨水涂敷盒11内的气体的种类和气体的浓度或湿度和气体的流量，并结束向基片上的设定区域的涂敷之前，使前述基片上进行了涂敷的区域附近的环境，保持为一种抑制前述溶剂挥发的环境，所以在被涂敷的区域的全体区域上不产生干燥或显著延迟。而且，在结束涂敷后藉由变更墨水涂敷盒11内的气体种类及/或环境(气体浓度、湿度、气体气流)，可使被涂敷的区域以相同的条件进行干燥，所以难以产生基片上的涂敷液局部干燥速度的差异，因此可防止涂敷不均，并可防止形状的不均匀化。
像这样对墨水涂敷盒11内的溶剂挥发进行抑制的环境，为大于等于溶剂的饱和浓度的40％小于等于100％的环境较佳。当利用溶剂为水的水溶液为涂敷液时，形成大于等于溶剂的饱和浓度的40％小于等于85％的环境，即使环境的湿度大于等于40％小于等于85％为佳。
在溶剂的饱和浓度小于40％的环境下，对涂敷液而言干燥速度过快，且关于涂敷物无法得到良好的形状。而且，在进行涂敷工程的净室内，通常形成湿度大于等于40％的环境，所以在利用水溶液的涂敷液的情况下，控制较净室内的湿度低的湿度并不现实，反而会对形状带来不良影响。另一方面，从抑制对设定区域进行涂敷期间的挥发的观点来看，环境中的溶剂浓度高较佳，也可为溶剂饱和浓度的100％的环境。可是，在涂敷液为水溶液的情况下，当形成湿度为100％的环境时，涂敷装置内达到露点，有可能会产生涂敷装置的电气电路的短路和生锈，所以最好使环境中的湿度的上限为85％。在实用上如为70％左右，则不会产生上述的电气电路的短路的锈的问题，所以较为适当。
接着，在将涂敷液于基片的设定区域上结束涂敷后，最好在进行了涂敷的区域上均匀地进行干燥。因此，在本发明的涂敷装置中，可还具有在前述基片上所涂敷的区域的均匀干燥化单元。
利用图4所示的立体图，对具有该均匀干燥化单元的本发明的涂敷装置的一实施进行说明。另外，在同图中为了便于进行均匀化装置的说明，未在图中显示图1所示的墨水涂敷盒11，但即使在同图所示的实施形态中，为了在结束向前述基片上的设定区域的涂敷之前，将基片上进行了涂敷的区域附近的环境保持为一种抑制溶剂挥发的环境，也设置有墨水涂敷盒11。而且，在同图中，对与图1及图2相同的构件，付以相同的符号，且在下面省略重复的说明。
作为均匀干燥化单元，在图4所示的涂敷装置中，使覆盖涂敷头单元26的涂敷头26c及载物台24上的基片S附近的吸引通风罩31，与基片S邻接设置。该吸引通风罩31呈在面向基片S的部分上具有开口的箱形，并通过未图示的支持装置而由门形的支持体25被支持。在图示的吸引通风罩31上，于侧面部连接有排气管32，且藉由使该排气管32与未图示的排气装置进行连接，可排出吸引罩31内的环境气体。
这样一来，利用图示的吸引通风罩31，可对基片S上进行了涂敷的区域的环境气体局部的吸引排气，所以可使相当于在吸引罩壳31内被覆盖的区域内的进行了涂敷的区域均匀地干燥。而且，在吸引罩壳31附近，藉由设置未图示的风速计或风量计，可调整干燥速度。
如图4所示的涂敷装置那样利用吸引排气进行干燥，与向基片表面喷射气流使其干燥的干燥单元相比，由于气流的影响所及的范围受到限定，所以难以搅乱周围的气流。因此，不会对要进行干燥的区域以外的区域带来不良影响，而使要进行干燥的区域局部地均匀干燥，所以较为有利。
图5及图6所示为具有均匀干燥化单元的本发明的涂敷装置的另一实施形态的全体立体图(图5)及要部立体图(图6)。另外，即使在图5及图6中，为了便于进行均匀化单元的说明，未在图中显示图1所示的墨水涂敷盒11，但即使在同图所示的实施形态中，为了在结束向前述基片上的设定区域的涂敷之前，将基片上进行了涂敷的区域附近的环境保持为一种抑制溶剂挥发的环境，也设置有墨水涂敷盒11。而且，在这些图示中，对与图1及图2相同的构件，付以相同的符号，且在下面省略重复的说明。
在图5及图6所示的实施形态中，均匀干燥化单元为气刀装置41。该气刀装置41具有喷射用气刀喷嘴41a和吸引用气刀喷嘴41b，并利用未图示的支持装置在与基片S平行的面内可移动地由门形的支持体25进行支持，且以该喷射用气刀喷嘴41a的喷嘴开口和吸引用气刀喷嘴41b的喷嘴开口彼此平行的形态，大致与基片S邻接配置。在喷射用气刀喷嘴41a上，连接有在未图示的鼓风机上连接一末端的导管41c的另一末端，在吸引用气刀喷嘴41b，连接有在未图示的泵上连接一末端的导管41d的另一末端。而且，藉由从喷射用气刀喷嘴41a的喷嘴开口喷出气体(空气)，并从吸引用气刀喷嘴41b的喷嘴开口进行吸引，可使该喷射用气刀喷嘴41a和吸引用气刀喷嘴41b之间所涂敷的区域附近局部地产生气流，所以可使该局部区域均匀地进行干燥。而且，在该实施形态下，虽然从喷射用气刀喷嘴41a局部地喷射气体，但因为利用吸引用气刀喷嘴41b将喷出的气体进行吸引回收，所以不会对想要进行干燥的区域以外的区域带来不良影响，能够使要干燥的区域局部地进行均匀干燥。
本发明的均匀干燥化单元并不限于图4～图6所示的实施形态。例如，在图1所示的涂敷装置中，也可藉由在结束向基片上的设定区域的涂敷之前，将墨水涂敷盒11内的环境保持为一种对前述溶剂的挥发进行抑制的环境，并在结束涂敷之后，从排出管13将墨水涂敷盒11内的气体排出，使墨水涂敷盒11内形成减压环境，而使基片上所涂敷的涂敷液均匀地进行干燥。
其次，在本发明的涂敷方法中，也可在结束向基片上的设定区域的涂敷之前，当将前述基片上进行了涂敷的区域附近的环境，保持为一种对前述溶剂的挥发进行抑制的环境时，使前述基片上进行了涂敷的区域附近的环境，形成与前述涂敷液中的溶剂不同种类的溶剂环境，并在基片上所涂敷的涂敷液干燥之前将该涂敷液中的溶剂进行置换。例如，关于涂敷液，有时作为溶解溶质的溶剂所要求的溶剂的特性，与在基片上进行涂敷后所要求的溶剂的干燥速度的特性在一种溶剂下不能充分满足。当在这种涂敷的前后要求复数个特性时，藉由在涂敷液被涂敷在基片上且未干燥的状态下，将涂敷液附近的环境形成与涂敷液的溶剂不同的溶剂的饱和环境，可在外观上涂敷液未干的状态下，将基片上所涂敷的涂敷液的溶剂进行置换，并可满足复数个要求特性。具体地说，可向墨水盒11内供给形成与涂敷液的溶剂不同的溶剂的气体。
下面，对利用本发明的涂敷装置的实施例进行说明。
(1)在图1所示的喷墨涂敷装置内，将在四氢化萘溶剂中加入有机EL墨水1％的作为涂敷液，且在氮环境下进行清除并排气，对基片上的触排(bank)内进行涂敷(习知例)。接着，利用加热板进行干燥。结果，基片面内的邻接辉度不均即使变化涂敷条件，也形成2～7％的范围。
与此相对，在图1所示的喷墨涂敷装置内对基片上的触排内进行涂敷的过程中，当将以四氢化萘形成饱和的氮供给到涂敷装置的墨水涂敷盒内，并在充分置换时同样地进行喷墨印刷时，涂敷中的干燥受到抑制，在由加热板进行干燥后对邻接辉度不均进行测定，收纳于0.5％～2％的范围。
(2)接着，利用将PEDOT在水中以0.2％的浓度进行溶解的涂敷液，与上述(1)同样地进行涂敷实验。在本实验中作为涂敷液的溶剂取代四氢化萘而利用水。结果，触排内的面内膜厚差异在不进行环境控制的情况下达到30％左右，与此相对，当在涂敷中进行环境控制使墨水涂敷盒的温度为70％时，收纳在5％以下。
(3)在上述(1)、(2)的例子中，当在涂敷结束后由加热板进行加热前，如图5所示，在使一对气刀邻接的状态下，使干燥用的氮被排出·吸引并在基片上以一定速度进行扫描时，虽然也受到风速的影响，但还是呈现20～40％左右的改善。
(4)接着，进行将基片上被涂敷的区域附近的环境，形成与涂敷液中的溶剂不同种类的溶剂环境的实验。涂敷液利用使彩色光刻胶在环己酮中进行溶解的涂敷液。将该涂敷液在玻璃基片(约5cm角)上进行涂敷，并置于形成PEGMIA饱和的环境的涂敷装置内。另一方面，作为比较例，也进行在置于形成流量0.34m/s的大气环境的涂敷装置内的情况下的实验。
对放置处理前后的重量变化以精密天平进行测定。其结果如表1及图7所示。
由表1及图7可知，即使在形成与涂敷液的溶剂即环己酮不同的溶剂(PEGMIA)的环境的情况下，也可在长时间内抑制干燥。
由以上的结果可知，依据本发明，藉由在涂敷时将基片表面保持于溶剂环境中，可促进涂敷物的均匀平坦化和干燥延迟，且容易产生涂敷物的形状均匀性。
另外，在溶剂为水的情况下，当形成大于等于85％的环境浓度时，因结露而容易产生锈和电气电路的短路。可知上述效果大致在大于等于40％的环境浓度时开始呈现，在100％时效果达到最大。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种涂敷装置，其特征在于其包括将含有溶质和溶媒的涂敷液涂敷在基片上的设定区域内的涂敷单元；以及在向前述基片上的设定区域的涂敷结束之前，使前述基片上的被涂敷的区域附近的环境，保持在抑制前述溶剂挥发的环境的环境保持单元。
2.根据权利要求1所述的涂敷装置，其特征在于其中所述的涂敷单元为喷墨涂敷单元。
3.根据权利要求1或2所述的涂敷装置，其特征在于还具有使前述基片上进行了涂敷的区域均匀干燥化的均匀干燥化单元。
4.根据权利要求3所述的涂敷装置，其特征在于其中所述的均匀干燥化单元，为在涂敷有前述涂敷液的基片上的设定区域附近所设置的吸引通风罩。
5.根据权利要求3所述的涂敷装置，其特征在于其中所述的均匀干燥化单元，为在涂敷有前述涂敷液的基片上的设定区域附近的设置有气体的排出口和吸引口的气刀装置。
6.一种涂敷方法，为一种将含有溶质和溶剂的涂敷液涂敷在基片上的设定区域上并使溶剂挥发，而在前述基片上形成溶质的固化物的涂敷方法，其特征在于其包括以下步骤在向前述基片上的设定区域的涂敷结束之前，使前述基片上进行了涂敷的区域附近的环境，保持在抑制前述溶剂挥发的环境。
7.根据权利要求6所述的涂敷装置及涂敷方法，其特征在于使前述基片上进行了涂敷的区域附近的环境，形成大于等于前述溶剂的饱和浓度的40％小于等于100％的环境。
8.根据权利要求6所述的涂敷装置及涂敷方法，其特征在于在前述涂敷液含有水的情况下，使前述基片上进行了涂敷的区域附近的环境，形成湿度大于等于40％小于等于85％的环境。
9.根据权利要求6所述的涂敷装置及涂敷方法，其特征在于将前述基片上进行了涂敷的区域附近的环境，形成与前述涂敷液中的溶剂不同种类的溶剂环境，并在基片上所涂敷的涂敷液干燥之前，置换该涂敷液中的溶剂。
全文摘要
本发明是有关于一种可使基片上所涂敷的涂敷液的干燥在基片的被涂敷的区域内均匀进行，并可防止涂敷物的不均，且使干燥后的涂敷物的形状有效地均匀形成的涂敷装置及涂敷方法。该涂敷方法在将含有溶质和溶剂的涂敷液在基片上的设定区域上进行涂敷并使溶剂挥发，而在前述基片上形成溶质的固化物的过程中，于结束向前述基片上的设定区域的涂敷之前，使前述基片上进行了涂敷的区域附近的环境，保持为一种对前述溶剂的挥发进行抑制的环境。
文档编号B05D3/00GK1721082SQ20051008406
公开日2006年1月18日 申请日期2005年7月12日 优先权日2004年7月12日
发明者樱井直明, 佐藤强, 五十川昌邦 申请人:株式会社东芝