(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
[実施例1]
図1に、実施例1による基板製造装置の概略図を示す。定盤20の上に、移動機構21によりステージ22が支持されている。ステージ22の上面(保持面)に、プリント配線板等の基板27が保持される。ステージ22の保持面に平行な方向をx方向及びy方向とし、保持面の法線方向をz方向とするxyz直交座標系を定義する。移動機構21は、ステージ22をx方向及びy方向に移動させる。
【0011】
定盤20の上方に、ノズルユニット30及び撮像装置28が、支持部材24よって支持されている。ノズルユニット30は、ノズルユニット支持機構31を介して支持部材24に昇降可能に支持されている。ノズルユニット30及び撮像装置28は、ステージ22に保持された基板27に対向する。撮像装置28は、基板27の表面に形成されている配線パターン、アライメントマーク、基板27に形成された薄膜パターン等を撮像する。撮像されて得られた画像データが、制御装置70に入力される。ノズルユニット30は、複数のノズル孔から基板27に向けて、光硬化性(例えば紫外線硬化性)の薄膜材料の液滴(例えばソルダーレジスト等の液滴)を吐出する。吐出された薄膜材料が、基板27の表面に付着する。
【0012】
制御装置70が、移動機構21、ノズルユニット30、及び撮像装置28を制御する。制御装置70には、基板27に形成すべき薄膜パターンの形状を定義するラスタフォーマットの画像データ等が記憶されている。オペレータが、入力装置71を通して制御装置70に、種々の指令(コマンド)や、制御に必要な数値データを入力する。制御装置70は、出力装置72からオペレータに対して各種情報を出力する。
【0013】
図2に、ノズルユニット30(
図1)の斜視図を示す。ノズルホルダ35に複数、例えば4個のノズルヘッド34がy方向に並んで取り付けられている。ノズルヘッド34の各々の、ステージ22に対向する面(以下、「ノズル面」という。)38に、複数のノズル孔37が開口している。複数のノズル孔37は、x方向に2列に並んでいる。4個のノズルヘッド34の複数のノズル孔37は、x方向に関して異なる位置に配置され、全体としてx方向に関して等間隔に分布する。
【0014】
ノズルヘッド34の間、及び両端のノズルヘッド34の外側に、それぞれ硬化用光源3
6が取り付けられている。硬化用光源36は、基板27(
図1)に硬化用の光、例えば紫外線を照射する。
【0015】
以下、薄膜パターンの形成方法について説明する。基板27(
図1)をy方向に移動させながら、形成すべき薄膜パターンの画像データに基づいて、ノズル孔37から薄膜材料の液滴を吐出させる。この動作を、「走査」ということとする。ノズル孔37から吐出された薄膜材料の液滴が基板27に着弾する。基板27に着弾した薄膜材料に、硬化用光源36から硬化用の光が照射される。これにより、薄膜材料の少なくとも表層部が硬化する。基板27(
図1)とノズルユニット30とのx方向の相対位置を変えて、複数回の走査を行うことにより、基板27の表面に薄膜パターンを形成することができる。
【0016】
図3に、ステージ22及びノズルヘッド34の断面図を示す。ステージ22の上面に基板27が保持されている。基板27の上方にノズルヘッド34が配置されている。ノズルヘッド34のノズル面38が基板27に対向する。ノズル面38に複数のノズル孔37が配置されている。基板27とノズル面38との間隔は、例えば0.5mm〜1mmである。
【0017】
ステージ22内に、複数の吸引流路40が形成されている。吸引流路40の各々の一端は保持面に開口し、他端は合成流路41に接続される。吸引流路40の各々に、流量調整機構43が配置されている。流量調整機構43よりも合成流路41側の吸引流路40を排気側吸引流路40Aといい、基板27側の吸引流路40を基板側吸引流路40Bということとする。吸引装置45が、合成流路41を介して吸引流路40内を排気する。これにより、基板27がステージ22の保持面に吸着される。
【0018】
流量調整機構43は、排気側吸引流路40Aと、基板側吸引流路40Bとの圧力差に応じて、吸引流路40を流れる流体(例えば、空気)の流量を変化させる。具体的には、基板側吸引流路40B内の圧力が排気側吸引流路40A内の圧力よりも高くなると、吸引流路40の流路断面を制限するか、または、吸引流路40を塞ぐ。これにより、吸引流路40を流れる流体の流量が減少するか、または流体が流れなくなる。
【0019】
基板27に複数のスルーホール26が形成されている。一部のスルーホール26は、吸引流路40の開口部と重なる。開口部がスルーホール26と重ならない吸引流路40は、基板27によって塞がれる。
【0020】
吸引装置45を動作させると、合成流路41内、及び排気側吸引流路40A内が負圧になる。開口部が基板27で塞がれている吸引流路40においては、基板側吸引流路40B内が排気されて、排気側吸引流路40A内とほぼ同じ圧力まで低下する。このため、開口部が基板27で塞がれている吸引流路40においては、排気側吸引流路40Aと基板側吸引流路40Bとで、ほとんど圧力差が生じない。基板側吸引流路40B内が負圧になることにより、基板27をステージ22に吸着することができる。
【0021】
開口部がスルーホール26と重なっている吸引流路40においては、基板側吸引流路40Bが、スルーホール26を経由して外部の空間に連続している。このため、基板側吸引流路40B内は、ほぼ大気圧と等しい状態に保たれる。排気側吸引流路40A内が負圧になると、基板側吸引流路40Bと排気側吸引流路40Aとで圧力差が生じる。この圧力差によって、流量調整機構43が、吸引流路40の流路断面を制限する。これにより、流路断面が制限されていない状態のときと比べて、吸引流路40を流れる流体、例えば空気の流量が減少する。基板側吸引流路40Bと排気側吸引流路40Aとに生じた圧力差に起因して、流路断面が完全に塞がれる場合には、吸引流路40を流体が流れなくなる。
【0022】
実施例1の効果について説明する前に、
図4A及び
図4Bを参照して、比較例による基板製造装置のステージ及びノズルヘッドについて説明する。
【0023】
図4Aに、比較例による基板製造装置のステージ及びノズルヘッドの断面図を示す。ステージ22に、合成流路41及び吸引流路40が形成されている。比較例においては、流量調整機構43(
図3)が配置されていない。その他の構成は、実施例1による基板製造装置の構成と同一である。ノズル孔37から薄膜材料の液滴32が吐出され、基板27の上面に着弾する。液滴の飛翔経路は、一般的には、基板27の保持面に対して垂直である。
【0024】
吸引装置45を動作させると、基板27を吸着している期間、吸引流路40に重なっているスルーホール26を通って吸引流路40内に空気が流れ込む。これにより、基板27とノズルヘッド34との間の空間に、スルーホール26に向かう気流が発生する。吸引流路40の開口部と重なったスルーホール26の近傍に着弾すべき液滴32の飛翔経路が、気流によって乱される。このため、液滴32が、目標位置から、スルーホール26に近づく方向にずれた位置に着弾する場合がある。
【0025】
図4Bに、基板27のスルーホール26、及びその近傍に形成された薄膜パターンの平面図を示す。スルーホール26の周囲に薄膜パターン50が形成されている。薄膜パターン50には、スルーホール26の位置に、スルーホール26よりもやや大きな開口51が形成されている。スルーホール26の外周線と、開口51の外周線との間に、薄膜材料を塗布しない環状の領域57が設けられている。
【0026】
液滴32(
図4A)の飛翔経路が乱れると、環状の領域57内に薄膜材料からなるアイランド53が形成される場合がある。または、開口51の縁からスルーホール26に向かう突出部55が形成される場合もある。アイランド53及び突出部55は、はんだ処理時に、不良発生の原因になる。
【0027】
これに対し、実施例1による基板製造装置では、
図3に示したように、吸引流路40の開口部と重なるスルーホール26を流れる空気の流量が、
図4に示した比較例に比べて少なくなるか、または吸引流路40の開口部と重なるスルーホール26を空気が流れなくなる。このため、基板27とノズル面38との間の空間に、液滴の飛翔経路を乱すような気流が生じない。これにより、スルーホール26の近傍においても、液滴を目標位置に着弾させることができる。
【0028】
[実施例2]
図5に、実施例2による基板製造装置のステージの部分断面図を示す。以下、実施例1との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例2では、流量調整機構43の具体的な構成について説明する。
【0029】
吸引流路40に、流量調整機構43が挿入されている。流量調整機構43は、流量調整機構室60、弾性部材61、及び閉塞板62を含む。流量調整機構室60は、その底面において排気側吸引流路40Aに連続し、その上面において基板側吸引流路40Bに連続する。弾性部材61には、例えばコイルバネが用いられる。閉塞板62は、弾性部材61により、流量調整機構室60の上面に吊り下げられている。弾性部材61が中立状態のとき、閉塞板62は流量調整機構室60の底面から浮いている。
【0030】
合成流路41内が負圧になると、排気側吸引流路40Aを介して、流量調整機構室60内も負圧になる。基板側吸引流路40Bの開口部が基板27で塞がれている場合(
図5において、右側の吸引流路40に相当)、基板側吸引流路40B内も負圧になる。排気側吸
引流路40A内の圧力と基板側吸引流路40B内の圧力とがほぼ等しくなるため、弾性部材61は、ほぼ中立状態を維持する。すなわち、開口部がスルーホール26と重ならず、基板27で塞がれている吸引流路40に配置された流量調整機構43は、吸引流路40の流路断面積を、弾性部材61が変形していない状態の流路断面積から変化させない。この状態で、排気側吸引流路40Aと基板側吸引流路40Bとが、流量調整機構室60を介して接続されるため、基板27をステージ22に吸着することができる。
【0031】
吸引流路40の開口部が、基板27のスルーホール26を重なっている場合(
図5において、左側の吸引流路40に相当)、基板側吸引流路40B内の圧力は、ほぼ大気圧と等しい。このため、排気側吸引流路40A内の圧力が、基板側吸引流路40B内の圧力よりも低くなる。この圧力差に起因して、弾性部材61が弾性変形する。具体的には、コイルバネが伸びる。これにより、閉塞板62が流量調整機構室60の底面に密着し、吸引流路40を塞ぐ。
【0032】
吸引流路40が塞がれると、スルーホール26内の空気の流れが停止する。流量調整機構室60内は、大気圧に維持される。このため、吸引流路40が閉塞板62で塞がれた状態が継続される。実施例2による基板製造装置では、基板27に形成されているスルーホール26の位置を検出するための特別な機器を準備することなく、スルーホール26と重なった吸引流路40のみを塞ぐことができる。
【0033】
[実施例3]
図6に、実施例3による基板製造装置のステージの部分断面図を示す。以下、実施例2との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例2では、流量調整機構43を構成する弾性部材61に、コイルバネが用いられていたが、実施例3では、弾性部材61として板バネが用いられる。
【0034】
流量調整機構室60の底面に、片持ち梁構造の板バネ63が取り付けられている。板バネ63が中立状態のとき、板バネ63の先端が流量調整機構室60の底面から浮き上がっている。排気側吸引流路40A内の圧力が、流量調整機構室60内の圧力より低くなると、板バネ63が弾性変形して、吸引流路40を塞ぐ。実施例3では、板バネ63が、実施例2の弾性部材61と閉塞板62(
図5)とを兼ねる。
【0035】
実施例3においても、開口部が基板27で塞がれている吸引流路40においては、排気側吸引流路40Aと基板側吸引流路40Bとが、流量調整機構室60を介して繋がる。開口部がスルーホール26と重なっている吸引流路40は、板バネ63によって塞がれる。
【0036】
[実施例4]
図7Aに、実施例4による基板製造装置のステージの部分断面図を示す。以下、実施例3との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例3では、複数の流量調整機構室60内に、それぞれ個別の板バネ63(
図6)が収容されていた。実施例4では、板バネ63が、複数の流量調整機構室60にわたって配置された弾性材料からなる弾性板65、例えば金属板を加工することにより形成される。
【0037】
図7Bに、弾性板65の平面図を示す。弾性板65に、長方形の3つの辺に整合する平面形状(コの字形)の開口66が形成されている。開口66によって、片持ち梁構造の板バネ63が形成される。板バネ63は、その固定端において塑性変形されて、先端が、弾性板65の載る平面から浮き上がっている。
【0038】
図7Aに示すように、ステージ22は、支持板22A、隔壁22B、及び天板22Cで構成される。支持板22A内に、合成流路41、及び複数の排気側吸引流路40Aが形成
されている。支持板22Aの上に、弾性板65が配置されている。板バネ63が、支持板22Aに形成された吸引流路40と重なるように、弾性板65と支持板22Aとが位置合わせされる。弾性板65の上に、隔壁22B及び天板22Cが、順番に配置される。支持板22Aと天板22Cとの間の空間が、隔壁22Bによって複数の流量調整機構室60に仕切られる。
【0039】
実施例4では、1枚の弾性板65に、複数の板バネ63が組み込まれるため、実施例3に比べて部品点数を削減することができる。さらに、ステージ22の組み立てを容易に行うことができる。
【0040】
[実施例5]
図8に、実施例5による基板製造装置のステージの部分断面図を示す。以下、実施例3との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例3では、流量調整機構43を構成する弾性部材61に板バネ63(
図6)が用いられていたが、実施例5では、弾性部材61として弾性樹脂膜が用いられる。
【0041】
流量調整機構室60内に収容された弾性樹脂膜68が、流量調整機構室60内を、基板側の空間と排気側の空間とに仕切っている。弾性樹脂膜68に開口69が形成されており、流量調整機構室60内の、基板側の空間と排気側の空間とが相互に繋がっている。開口部が基板27で塞がれている吸引流路40においては、弾性樹脂膜68に形成された開口69を介して、基板27がステージ22に吸着される。
【0042】
開口部がスルーホール26と重なっている吸引流路40においては、流量調整機構室60内の基板側の空間と排気側の空間との圧力差によって、弾性樹脂膜68が弾性変形する。これにより、弾性樹脂膜68が流量調整機構室60の底面に接触すると共に、吸引流路40を塞ぐ。この状態で、開口69と吸引流路40とは重ならない。このため、スルーホール26と重なっている吸引流路40を塞ぐことができる。
【0043】
開口部が基板27で塞がれている吸引流路40に挿入された流量調整機構室60においては、開口69により、基板側の空間と排気側の空間とがほぼ同じ圧力になる。このため、弾性樹脂膜68はほとんど変形せず、吸引流路40は塞がれない。
【0044】
[実施例6]
図9Aに、実施例6による基板製造装置のステージの部分断面図を示す。以下、実施例2との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例2では、閉塞板62(
図5)が、スルーホール26と重なっている吸引流路40を完全に塞いだ。実施例6では、閉塞板62に開口64が形成されている。閉塞板62が流量調整機構室60の底面に密着した状態でも、流量調整機構室60内の空間が、開口64を通して、排気側吸引流路40Aに繋がっている。
【0045】
次に、流量調整機構43の動作について説明する。合成流路41内を負圧にすると、開口部が基板27で塞がれている吸引流路40の流量調整機構室60内において、基板側の空間と排気側の空間とで、過渡的に圧力差が生じる。実施例2では、
図5に示したように、閉塞板62が吸引流路40を塞ぐ前に、過渡的な圧力差が解消する。ところが、コイルバネからなる弾性部材61のばね定数が小さい場合には、過渡的な圧力差によって、閉塞板62が流量調整機構室60の底面に密着してしまい、吸引流路40が塞がれてしまう場合もある。吸引流路40が塞がれると、基板27をステージ22に吸着する力が弱くなってしまう。
【0046】
実施例6においては、
図9Aに示された右側の流量調整機構室60のように、閉塞板6
2が流量調整機構室60の底面に密着しても、排気側吸引流路40Aと、流量調整機構室60とが、開口64を通して繋がっている。このため、流量調整機構室60内が排気され、流量調整機構室60内の圧力が徐々に低下する。排気側吸引流路40Aと、流量調整機構室60との圧力差が小さくなると、弾性部材61の弾性力によって、閉塞板62が中立の位置まで戻る。
【0047】
図9Bに、閉塞板62が中立の位置まで戻った状態を示す。排気側吸引流路40Aと基板側吸引流路40Bとが、流量調整機構室60を介して繋がることにより、基板27をステージ22に吸着することができる。
【0048】
開口部がスルーホール26と重なっている吸引流路40においては、基板側吸引流路40B及び流量調整機構室60内が、大気圧に維持される。排気側吸引流路40A内の圧力と流量調整機構室60内の圧力との差が保たれるため、閉塞板62は、流量調整機構室60の底面に密着したままとなる。開口64は、吸引流路40の流路断面よりも小さい。このため、開口部がスルーホール26と重なる吸引流路40に配置された流量調整機構43は、吸引流路40の流路断面積を、弾性部材61が変形していない状態の流路断面積よりも小さくする(吸引流路40の流路断面を制限する)。
【0049】
実施例6では、閉塞板62が流量調整機構室60の底面に密着した状態でも、スルーホール26を通る気流が発生している。閉塞板62に形成された開口64の面積を、スルーホール26の面積より小さくしておくと、スルーホール26を通過する気流は、吸引流路40の流路断面が制限されていない時の気流に比べて、弱くなる。スルーホール26を流れる気流を、ノズルヘッド34から吐出された薄膜材料の液滴32(
図4A)の飛翔経路を乱さない程度まで弱くすることにより、薄膜材料の液滴32を目標位置に着弾させることができる。
【0050】
図10A及び
図10Bに、実施例6の変形例による基板製造装置のステージの部分断面図を示す。
図10Aに示した変形例では、実施例3による基板製造装置の板バネ63に開口64が形成されている。
図10Bに示した変形例では、実施例5による基板製造装置の弾性樹脂膜68に開口64が形成されている。
図10A及び
図10Bに示した開口64は、実施例6の開口64(
図9A、
図9B)と同様の機能を有する。このため、実施例6と同様に、基板27をステージ22に吸着すると共に、スルーホール26の近傍における液滴32(
図4A)の飛翔経路の乱れを防止することができる。
【0051】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【0052】
上記実施例に基づき、以下の付記に示した発明を開示する。
【0053】
(付記1)
基板を保持する保持面と、
前記保持面に開口する複数の吸引流路と、
前記吸引流路を介して、前記保持面に保持された基板を吸引する吸引装置と、
前記吸引流路の各々に配置された流量調整機構と
を有し、
前記流量調整機構は、前記流量調整機構の上流側の前記吸引流路内の圧力と、下流側の前記吸引流路内の圧力との差に基づいて、前記吸引流路の流路断面を制限する基板保持ステージ。
【0054】
(付記2)
前記流量調整機構は弾性部材を含み、前記流量調整機構の上流側の前記吸引流路内の圧力と、下流側の前記吸引流路内の圧力との差に起因して、前記弾性部材が弾性変形することによって、前記吸引流路の流路断面を制限する付記1に記載の基板保持ステージ。
【0055】
(付記3)
前記保持面に保持される基板にスルーホールが形成されており、
前記保持面に基板が保持された状態で、前記吸引流路のうち、開口部が前記スルーホールと重なる前記吸引流路に配置された前記流量調整機構は、前記流路断面を、前記弾性部材が中立状態のときの流路断面よりも小さくするか、または当該吸引流路を塞ぐ付記2に記載の基板保持ステージ。
【0056】
(付記4)
前記保持面に基板が保持された状態で、前記吸引流路のうち、開口部が前記スルーホールと重ならず、開口部が基板で塞がれている前記吸引流路に配置された前記流量調整機構は、前記流路断面を、前記弾性部材が中立状態のときの流路断面から変化させない付記3に記載の基板保持ステージ。