特許 6599655 液状材料塗布装置

(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】6599655

(24)【登録日】2019年10月11日

(45)【発行日】2019年10月30日

(54)【発明の名称】液状材料塗布装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/20 20060101AFI20191021BHJP

   B05C 1/06 20060101ALI20191021BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/20 101

   B05C1/06

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-122792(P2015-122792)

(22)【出願日】2015年6月18日

(65)【公開番号】特開2017-9692(P2017-9692A)

(43)【公開日】2017年1月12日

【審査請求日】2018年5月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大庭 博明

【審査官】 中山 佳美

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１９４４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２８１３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７９７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６８３５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ５／２０−５／２８

Ｈ０１Ｌ ５１／５０−５１／５６

Ｈ０１Ｌ ２７／３２

Ｂ０５Ｃ １／００−３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液状材料を先端部に付着させて対象物に塗布するための塗布針と、
前記塗布針に沿う上下方向に前記塗布針を前記対象物に対して相対的に移動させる駆動装置と、
前記対象物の塗布予定部が前記塗布針の下に位置するように前記対象物が位置決めされた状態で、前記塗布予定部と前記先端部との相対距離を検出する測定装置と、
前記測定装置によって検出された前記相対距離に基づいて前記塗布針を移動させて前記先端部を前記対象物に接触させた後、前記塗布針を移動させて前記先端部を前記対象物から離脱させるように前記駆動装置を制御する制御装置とを備え、
前記測定装置は、
レーザ光を出射する投光器と、
前記対象物の表面で反射された前記レーザ光の反射光を受光する受光器とを含み、
前記塗布針と、前記投光器の投光軸と、前記受光器の受光軸は同一の平面上に配置され、
前記塗布針は、前記平面上において、前記投光器と前記受光器の中間に配置される、液状材料塗布装置。

【請求項2】

前記塗布予定部は、前記塗布針の前記先端部が前記対象物に接触する前記対象物の表面上の接触点であり、
前記投光器から出射されるレーザ光のスポットは、前記接触点に略一致するように調整されている、請求項１に記載の液状材料塗布装置。

【請求項3】

液状材料を先端部に付着させて対象物に塗布するための塗布針と、
前記塗布針に沿う上下方向に前記塗布針を前記対象物に対して相対的に移動させる駆動装置と、
前記対象物の塗布予定部が前記塗布針の下に位置するように前記対象物が位置決めされた状態で、前記塗布予定部と前記先端部との相対距離を検出する測定装置と、
前記測定装置によって検出された前記相対距離に基づいて前記塗布針を移動させて前記先端部を前記対象物に接触させた後、前記塗布針を移動させて前記先端部を前記対象物から離脱させるように前記駆動装置を制御する制御装置とを備え、
前記測定装置は、前記塗布予定部にレーザ光を照射し反射光に基づいて前記相対距離を取得するように構成され、
前記駆動装置は、
前記塗布針を上下方向に移動させる第一の駆動機構と、
前記第一の駆動機構および前記測定装置が固定された支持部材を上下方向に移動させる第二の駆動機構とを含み、
前記塗布針の移動距離は、前記第一の駆動機構による前記塗布針の第１の移動距離と、前記第二の駆動機構による前記支持部材の第２の移動距離との合計であり、
前記制御装置は、前記第１の移動距離を固定長とし、前記第２の移動距離を前記相対距離に基づいて変化させる、液状材料塗布装置。

【請求項4】

液状材料を先端部に付着させて対象物に塗布するための塗布針と、
上下方向に前記塗布針の前記先端部を前記対象物に対して相対的に移動させる駆動装置と、
前記対象物の塗布予定部が前記塗布針の下に位置するように前記対象物が位置決めされた状態で、前記塗布予定部と前記先端部との相対距離を検出する測定装置と、
前記測定装置によって検出された前記相対距離に基づいて前記塗布針を移動させて前記先端部を前記対象物に接触させた後、前記塗布針を移動させて前記先端部を前記対象物から離脱させるように前記駆動装置を制御する制御装置とを備え、
前記測定装置は，出射光を前記塗布予定部に向けて出射し、前記塗布予定部の表面で反射された反射光を受光するように構成され、
前記出射光の光軸と前記反射光の光軸とは、前記塗布針の先端部を通過する前記上下方向の軸に対して対称である、液状材料塗布装置。

【請求項5】

液状材料を先端部に付着させて対象物に塗布するための塗布針と、
上下方向に前記塗布針の前記先端部を前記対象物に対して相対的に移動させる駆動装置と、
前記対象物の塗布予定部が前記塗布針の下に位置するように前記対象物が位置決めされた状態で、前記塗布予定部と前記先端部との相対距離を検出する測定装置と、
前記測定装置によって検出された前記相対距離に基づいて前記塗布針を移動させて前記先端部を前記対象物に接触させた後、前記塗布針を移動させて前記先端部を前記対象物から離脱させるように前記駆動装置を制御する制御装置とを備え、
前記測定装置は、前記塗布予定部にレーザ光を照射し反射光に基づいて前記相対距離を取得するように構成される、液状材料塗布装置。

【請求項6】

前記測定装置は、
レーザ光を出射する投光部と、
前記反射光を受光する受光部とを含み、
前記測定装置は、前記受光部における前記レーザ光の受光位置に基づいて前記相対距離を検出するように構成される、請求項３〜５のいずれか１項に記載の液状材料塗布装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、液状材料塗布装置に関し、特に、半導体や電子回路、フラットパネルディスプレイなどの微細パターンの形成に用いることが可能な液状材料塗布装置に関する。

【背景技術】

【0002】

先端径が数十μｍの塗布針を用いてインクのような液状材料を塗布する技術や、スポット径が数μｍ〜数十μｍのレーザ光を用いてパターンを加工する技術を、マイクロメートル精度の精密位置決め技術と組み合わせると、微細なパターンを作成したり、パターンの所定の位置を正確に加工することが可能となる。このような技術は、フラットパネルディスプレイの修正作業や太陽電池のスクライブ作業などに従来から利用されている（たとえば、特許文献１〜３参照）。

【0003】

特に塗布針を用いる技術は、インクジェット式のディスペンサが不得意とする粘度の高いインクでも塗布できるので、最近では、フラットパネルディプレイのパターンなどよりも厚い１０μｍ以上の厚膜の形成にも利用されている。この技術は、たとえば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）やセンサなどの半導体デバイスの電子回路パターンやプリント基板配線の形成に用いられる。また、将来的に有望な製造技術であるプリンテッドエレクトロニクス技術で作製されるパターンも厚膜に分類される。したがって、塗布針を用いて液状材料を塗布する技術は、今後の用途拡大が期待される加工技術である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−２３３２９９号公報

【特許文献2】特開２００９−１２２２５９号公報

【特許文献3】特開２０１２−６０７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題について、特開２００７−２３３２９９号公報（特許文献１）の図を用いて説明する。図１０は、特開２００７−２３３２９９号公報に開示されたカラーフィルタ欠陥修正装置の構成を示す外観図である。図１０を参照して、このカラーフィルタ欠陥修正装置は、ホストコンピュータ１と、制御用コンピュータ２と、画像処理部３と、Ｚ軸ステージ４と、ＸＹステージ５と、チャック台６と、カット用レーザ照射部７と、可変スリット部８と、インク塗布部９と、モニタ１０と、対物レンズ２１とを備える。カット用レーザ照射部７と、可変スリット部８と、インク塗布部９とは、修正処理部５０を構成する。Ｚ軸ステージ４と、ＸＹステージ５とは、位置決め機構５１を構成する。

【0006】

次に、インクの塗布手順について説明する。作業者は、ホストコンピュータ１のモニタに表示された欠陥を確認し、インクの塗布位置を指示する。モニタ上の画像は対物レンズ２１により拡大表示されており、マウスなどでモニタ上の点をクリックすることによりＸＹ平面における塗布位置を指定する。この際、ホストコンピュータ１は、クリックされた位置をＸＹステージ５の座標値Ｐに変換して内部に記憶する。

【0007】

このときに画像の焦点が合っていない場合は、作業者は、マニュアル操作によってＺ軸ステージ４を移動させて焦点を合わせるか、画像処理部３による自動焦点合わせによってＺ軸ステージ４を移動させて焦点を合わせる。この動作によって、インク塗布部９と塗布対象物の表面とのＺ軸方向の相対位置関係が適切な位置関係に設定される。この後、作業者はホストコンピュータ１に塗布動作を指示する。

【0008】

インクの塗布動作が指示されると、ホストコンピュータ１は、記憶しておいた座標値Ｐにインク塗布部９の対物レンズ２１に対する相対座標値を加えて座標Ｐ’を算出する。ホストコンピュータ１は、座標Ｐ’に基づいてＸＹステージ５を移動させインク塗布部９を制御してインクを塗布した後、ＸＹステージ５を元の位置に移動させる。最後に、作業者は、ホストコンピュータ１のモニタに表示されたインクの状態を確認する。

【0009】

以上のように、特許文献１の構成では、インク塗布部９が対物レンズ２１に対して水平方向にオフセットした位置に取り付けられているので、塗布対象物は、Ｚ軸方向の位置合わせ時に対物レンズの下に移動し、塗布時にはインク塗布部９の下に移動する必要がある。

【0010】

図１１は、従来の装置において問題となる塗布対象物の表面形状を説明するための模式図である。図１１（ａ）のように表面に段差があったり、図１１（ｂ）のように表面が傾斜している塗布対象物に対しては、連続した塗布動作はできない。その理由は、インク塗布部９の塗布針の下降量は予め定められた値に設定されており、対物レンズの下で焦点を合わせるＺ軸方向の位置合わせ操作１回に対して、同一高さの平面にしか塗布を行なうことができないからである。

【0011】

したがって、図１１に示したような形状の塗布対象物に対しては、同一高さの平面上の塗布動作が完了したら、再度対物レンズ２１で塗布対象物を確認して、次の高さの対象面に焦点を合わせることによって対象面とインク塗布部９とのＺ軸方向の位置関係を合わせてから塗布する必要がある。このため、タクトタイムの短縮が難しい。

【0012】

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、インク塗布部と塗布対象物の塗布予定部との相対距離を正確に測定する手段を有し、インク塗布部と塗布対象物の塗布予定部の表面とのＺ軸方向の位置関係を高精度に位置決めすることが可能な液状材料塗布装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

この発明は、要約すると、液状材料塗布装置であって、液状材料を先端部に付着させて対象物に塗布するための塗布針と、塗布針に沿う上下方向に塗布針を対象物に対して相対的に移動させる駆動装置と、対象物の塗布予定部が塗布針の下に位置するように対象物が位置決めされた状態で、塗布予定部と先端部との相対距離を検出する測定装置と、測定装置によって検出された相対距離に基づいて塗布針を移動させて先端部を対象物に接触させた後、塗布針を移動させて先端部を対象物から離脱させるように駆動装置を制御する制御装置とを備える。

【0014】

好ましくは、測定装置は、レーザ光を出射する投光器と、対象物の表面で反射されたレーザ光の反射光を受光する受光器とを含む。

【0015】

より好ましくは、塗布針と、投光器の投光軸と、受光器の受光軸は同一の平面上に配置される。塗布針は、その平面上において、投光器と受光器の中間に配置される。

【0016】

さらに好ましくは、塗布予定部は、塗布針の先端部が対象物に接触する対象物の表面上の接触点である。投光器から出射されるレーザ光のスポットは、接触点に略一致するように調整されている。

【0017】

好ましくは、駆動装置は、塗布針を上下方向に移動させる第一の駆動機構と、第一の駆動機構および測定装置が固定された支持部材を上下方向に移動させる第二の駆動機構とを含む。移動距離は、第一の駆動機構による塗布針の第１の移動距離と、第二の駆動機構による支持部材の第２の移動距離との合計である。制御装置は、第１の移動距離を固定長とし、第２の移動距離を相対距離に基づいて変化させる。

【0018】

より好ましくは、測定装置は、支持部材に固定され、塗布予定部にレーザ光を照射し反射光に基づいて相対距離を取得する。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、塗布針の先端部と対象物の塗布予定部の相対位置を高精度に位置決めすることができる。さらに、針接触位置とレーザ光のスポットを略一致させる構成のため、高さが異なる面に対してもその都度の焦点合わせ動作は不要であり、塗布装置の駆動機構の動作時間を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本実施の形態に係る液状材料塗布装置の構成を示す図である。

【図2】本実施の形態に係る液状材料塗布装置の塗布機構部１０１の詳細な構成を示す図である。

【図3】塗布針１０６と容器１０７を拡大した図である。

【図4】Ｚ方向の距離を検出する原理を説明するためにレーザ光Ｌと反射光Ｒを含む平面上において、反射光Ｒの軌跡が変化する様子を示した図である。

【図5】液状材料塗布装置の制御ブロックの構成を示す図である。

【図6】塗布機構部１０１を制御する制御装置で実行される制御内容を示すフローチャートである。

【図7】塗布針の昇降動作を説明するための第１の図である。

【図8】塗布針の昇降動作を説明するための第２の図である。

【図9】昇降動作を具体的に説明するための図である。

【図10】特開２００７−２３３２９９号公報に開示されたカラーフィルタ欠陥修正装置の構成を示す外観図である。

【図11】従来の装置において問題となる塗布対象物の表面形状を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

【0022】

図１は、本実施の形態に係る液状材料塗布装置の構成を示す図である。本実施の形態では、図１０のインク塗布部９を、図１に示す塗布機構部１０１で置き換えたことが特徴である。

【0023】

図１を参照して、本実施の形態に係る液状材料塗布装置３００は、インク塗布の対象物（回路基板など）の表面を観察する観察光学系で観察された画像を映し出すモニタ１０と、観察光学系を介して対象物にレーザ光を照射し不要部をカットするカット用レーザ照射部７と、インクを塗布針の先端部に付着させて対象物の対象領域に塗布する塗布機構部１０１と、対象領域を認識する画像処理部３と、装置全体を制御するホストコンピュータ１と、塗布機構部１０１の動作を制御する制御用コンピュータ２とを含む。液状材料塗布装置３００は、さらに、その他に対象領域を有する対象物をＸＹ方向（水平方向）に移動させるＸＹステージ５と、ＸＹステージ５上で対象物を保持するチャック台６と、観察光学系および塗布機構部１０１をＺ方向（垂直方向）に移動させるＺステージ４などを含む。

【0024】

ＸＹステージ５は、塗布機構部１０１によってインクを対象領域に塗布する際や、観察光学系によって対象物の表面を観察する際などに、対象物を適切な位置に相対移動させるために用いられる。ＸＹステージ５は、２つの一軸ステージを直角方向に重ねた構成を有している。ただし、このＸＹステージ５は、観察光学系や塗布機構部１０１に対して対象物を相対的に移動させることができるものであればよく、図１に示すＸＹステージ５の構成に限定されるものではない。対象物のサイズが大きい場合には、Ｘ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ独立して移動可能なガントリ型のＸＹステージを用いてもよい。

【0025】

図２は、本実施の形態に係る液状材料塗布装置の塗布機構部１０１の詳細な構成を示す図である。図２を参照して、塗布機構部１０１は、液状材料が注入された容器１０７と、液状材料を先端部に付着させて対象物に塗布するための塗布針１０６と、塗布針１０６が取り付けられ塗布針１０６をＺ方向にスライドするためのスライド機構１０５と、スライド機構１０５が取り付けられスライド機構１０５をＺ方向に位置決めするための第二の駆動機構１０４と、第二の駆動機構１０４が取り付けられた支持部材１０２と、支持部材１０２をＺ方向に位置決めするための第一の駆動機構１０３とを含む。

【0026】

図３は、塗布針１０６と容器１０７を拡大した図である。図３には、容器１０７の底に開口された第１の孔２１ａと、その蓋２３に開口された第２の孔２３ａと、塗布針１０６との寸法関係を表したものである。第１の孔２１ａの径をＤｄとし、第２の孔２３ａの径をＤｕとし、塗布針１０６の径をＤとすると、ＤｄとＤｕはＤよりも大きく、Ｄｄ＞Ｄｕ＞Ｄの関係にある。なお、この関係式は、塗布針１０６が段付ではなく、ストレートのタイプの場合に成り立つ。

【0027】

また、第１の孔２１ａの径Ｄｄと塗布針１０６の径Ｄとの差の半分（片側隙間）をΔｄとし、第２の孔２３ａの径Ｄｕと塗布針１０６の径Ｄとの差の半分（片側隙間）をΔｕとすると、Δｄ＞Δｕの関係にあり、蓋２３に開口された第２の孔２３ａと塗布針１０６との隙間よりも、容器１０７の底に開口された第１の孔２１ａと塗布針１０６との隙間の方が大きく設定されている。このため、第２の孔２３ａと塗布針１０６で容器１０７の姿勢を保つことができ、さらに、塗布針１０６が第２の孔２３ａの内面に接触した状態にあっても、塗布針１０６が第１の孔２１ａの内面に接触しないため、第１の孔２１ａの磨耗による変形を抑制できる。したがって、塗布針１０６の先端部２４ａに付着するインク２２の液量が変化しないので安定した塗布が可能となる。

【0028】

再び図２に戻って、塗布機構部１０１は、塗布機構部１０１と対象物１０８との相対距離を検出する測定装置１１１をさらに含む。測定装置１１１は、投光器１０９と受光器１１０とを含む。支持部材１０２には、投光器１０９と受光器１１０が取り付けられる。この測定装置１１１は、対象物１０８上の接触点Ｐを含む近傍（塗布予定部）と測定装置１１１との間のＺ方向の距離を、公知の三角測量の原理に基づいて検出するためのものである。

【0029】

投光器１０９は、点Ａから出射されるレーザ光Ｌのスポットが点Ｐに略一致するように支持部材１０２上に固定される。また、受光器１１０は、レーザ光Ｌと反射光Ｒの光軸がＺ方向に対して対称になるように支持部材１０２上に固定される。これにより、レーザ光Ｌの点Ｐでの反射光Ｒは受光器１１０の点Ｂに入射する。

【0030】

図４は、Ｚ方向の距離を検出する原理を説明するためにレーザ光Ｌと反射光Ｒを含む平面上において、反射光Ｒの軌跡が変化する様子を示した図である。図２、図４を参照して、点Ａには半導体レーザ発光器が配置され、点Ｐにはリニアイメージセンサが配置される。Ｚ軸は、塗布針１０６が通過する軌跡と一致している。点Ｐは、対象物１０８の塗布予定部が塗布機構部１０１に対して最適な位置にあるときの対象物１０８の接触点である。

【0031】

対象物１０８の塗布予定部が最適な位置からＺ＋方向に遠ざかると、レーザ光Ｌの反射位置は点Ｐから点Ｐ（＋）に変化する。すると、反射光Ｒの軌跡が平行移動し受光器における受光位置が点Ｂから点Ｂ（＋）に変化する。

【0032】

逆に、対象物１０８の塗布予定部が最適な位置からＺ−方向に遠ざかると、レーザ光Ｌの反射位置は点Ｐから点Ｐ（−）に変化する。すると、反射光Ｒの軌跡が平行移動し受光器における受光位置が点Ｂから点Ｂ（−）に変化する。

【0033】

このように、受光器における受光位置と塗布機構部１０１から対象物の塗布予定部までの距離との間には相関関係がある。したがって、たとえば、受光位置のずれ量と距離との対応関係を予め計算してマップにして図５の測定装置用コントローラ２１５に記憶しておき、測定時に受光位置のずれ量から距離をマップを参照して求めても良い。また、受光器の受光面を点Ａと同じ高さになるようにしておけば、３つの点Ａ、Ｂ、Ｐで構成される三角形の∠ＢＡＰと∠ＡＢＰの角度が固定であるので、受光位置（辺ＡＢの長さ）に基づいて、その距離（三角形ＰＡＢの高さ）を図５の測定装置用コントローラ２１５で算出しても良い。

【0034】

図５は、液状材料塗布装置の制御ブロックの構成を示す図である。図５を参照して、第一の駆動機構１０３、第二の駆動機構１０４、測定装置１１１を制御するために、第一の駆動機構用ドライバ２１３、第二の駆動機構用ドライバ２１４、測定装置用コントローラ２１５および制御装置２１２が設けられる。

【0035】

第一の駆動機構１０３は、第一の駆動機構用ドライバ２１３の電気的指令に基づいて動作する。第二の駆動機構１０４も同様に、第二の駆動機構用ドライバ２１４の電気的指令に基づいて動作する。測定装置用コントローラ２１５は、投光器１０９のレーザ光Ｌの照射制御や、受光器１１０に入射する反射光Ｒの解析を行ない、距離を測定する。

【0036】

制御装置２１２は、第一の駆動機構用ドライバ２１３および第二の駆動機構用ドライバ２１４に指令を出力し、塗布動作を制御する。このとき、測定装置用コントローラ２１５から距離を取得し、取得した距離に基づいて第一の駆動機構１０３の移動量を決定する。

【0037】

次に、フローチャートを用いて、塗布機構部１０１による液状材料の塗布動作について説明する。その前処理として、あらかじめ、塗布機構部１０１の支持部材１０２を、塗布機構部１０１を使用する液状材料塗布装置３００に取り付けて固定し、対象物１０８の塗布予定部と塗布針先端との距離を最適距離に設定したときの測定装置の基準面（たとえばＺ軸に直交し点Ａ、Ｂを通る面）から点Ｐまでの距離を測定装置用コントローラ２１５から取得し、図４に示すようにＤ０とおく。また、このとき、第一の駆動機構１０３および第二の駆動機構１０４を制御し、塗布針１０６を＋Ｚ方向に移動させて点Ｐに接触させたときの第一の駆動機構１０３の移動量をＺ０とおく。なお、ここでは、第二の駆動機構１０４の移動量Ｋ（Ｋ≧０）は固定とする。

【0038】

図６は、塗布機構部１０１を制御する制御装置で実行される制御内容を示すフローチャートである。図６を参照して、制御装置２１２は、塗布動作のステップＳ１において、塗布動作の直前に、現在の測定装置用コントローラ２１５から点Ｐまでの距離Ｄ１を取得する。距離Ｄ１は、図４に示すように対象物１０８の塗布対象部がＺ軸の＋方向にずれているときは、Ｄ１（＋）に示すように変化し、逆に対象物１０８の塗布対象部がＺ軸の−方向にずれているときは、Ｄ１（−）に示すように変化する。Ｄ１−Ｄ０は、塗布対象部と塗布機構部１０１との現在の距離が基準距離Ｚ０からずれている量を示す。

【0039】

そして、制御装置２１２は、下記式（１）に基づいて第一の駆動機構１０３の移動量Ｚ１を求める。
Ｚ１＝Ｄ１−Ｄ０＋Ｚ０ …（１）
続いて、制御装置２１２は、ステップＳ２において、第二の駆動機構用ドライバ２１４に正の移動量＋Ｋを指定し、第二の駆動機構１０４を＋Ｚ方向に移動する。移動後の塗布機構の状態を図７に示す。なお、移動量として正の値を指定すると、第二の駆動機構１０４は＋Ｚ方向に移動する。

【0040】

ステップＳ３では、第一の駆動機構用ドライバ２１３に第一の駆動機構１０３の移動量として＋Ｚ１を指定し、第一の駆動機構１０３を＋Ｚ方向に移動する。移動後の塗布機構の状態を図８に示す。このとき、塗布針１０６が対象物１０８に接触する。なお、移動量として正の値を指定すると、第一の駆動機構１０３は＋Ｚ方向に移動する。また、液状材料によっては塗布針１０６を対象物１０８に接触させなくてもよい場合があり、このような場合はＺ１の値をより小さくすることができる。これにより、第一の駆動機構１０３の移動量を小さくできるので、塗布動作時間を短縮することができる。

【0041】

ステップＳ４では、塗布針１０６が対象物１０８に接触した状態で、あらかじめ決められた時間だけ待機する。これにより、塗布針１０６の先から対象物１０８の表面に液状材料が充填される。

【0042】

ステップＳ５では、第一の駆動機構用ドライバ２１３に第一の駆動機構１０３の移動量として−Ｚ１を指定し、第一の駆動機構１０３を−Ｚ方向に移動する。移動後の塗布機構の状態は、再び図７に示した状態となる。

【0043】

ステップＳ６では、第二の駆動機構用ドライバ２１４に負の移動量−Ｋを指定し、第二の駆動機構１０４を−Ｚ方向に移動する。移動後の塗布機構部１０１の状態は、図２に示した状態に戻る。

【0044】

以上説明したように、一連の塗布動作は、ステップＳ１からステップＳ６までの処理を順次実行することにより完了する。

【0045】

なお、図２、図７、図８は、模式的に塗布機構部１０１の構造を記載しているので塗布針の昇降動作についてやや理解しにくい面がある。このため、塗布機構部１０１の昇降動作について、より具体的な形状を示した図を例示しておく。図９は、昇降動作を具体的に説明するための図である。なお、図示の簡単のため、図９では、測定装置１１１は省略されているが、容器１０７の紙面手前側に測定装置１１１の投光器１０９が配置され、容器１０７に対して投光器１０９と反対側に測定装置の受光器１１０が配置されており、容器１０７と測定装置１１１とは一体的に昇降する。

【0046】

図９に示された塗布機構は、塗布ユニット２０をＺ軸方向（垂直方向、塗布針１０６の長さ方向）に下降および上昇させる副Ｚステージ３４と、駆動軸３４ａに取り付けられた支持台２９と、塗布針１０６を支持台２９に対してＺ軸方向に移動させるためのエアシリンダ３０と、支持台２９に対して塗布針１０６をスライドさせるための直動案内部材２６とを含む。

【0047】

副Ｚステージ３４は、Ｚ軸方向に伸縮する駆動軸３４ａを有し、駆動軸３４ａの先端部が支持台２９の上端部に固定されている。副Ｚステージ３４は、駆動軸３４ａを任意のＺ軸方向の第１座標から任意のＺ軸方向の第２座標まで所望の速度で移動させる機能を有する。

【0048】

以下の説明において、直動案内部材２６は、図２のスライド機構１０５に相当する。エアシリンダ３０は、図２のスライド機構１０５をＺ方向に位置決めするための第二の駆動機構１０４に相当する。支持台２９は、図２の第二の駆動機構１０４が取り付けられた支持部材１０２に相当する。副Ｚステージ３４は、図２の支持部材１０２をＺ方向に位置決めするための第一の駆動機構１０３に相当する。基板３５は、対象物１０８に相当し、対象領域３５ａは塗布予定部に相当する。

【0049】

まず、図９（Ａ）に示すように、図１のＸＹステージ５およびＺステージ４を用いて塗布ユニット２０と基板３５を相対移動させ、基板３５の対象領域３５ａの上方に塗布針１０６の先端を配置する。

【0050】

次に図９（Ｂ）に示すように、エアシリンダ３０の出力軸３０ａを下方（図では、出力軸３０ａを引き込む方向）に移動させ、出力軸３０ａと一体となって移動する駆動板３１を下方に移動させる。駆動板３１の先端に固着したピン３１ａは、塗布針固定板２５に設けた切り欠き部２５ａに下方から接しており、駆動板３１の下降により塗布針固定板２５は直動案内部材２６に沿って下方に移動する。それに合わせて塗布針１０６も下方に移動し、容器１０７の底に開口された第１の孔２１ａから塗布針１０６の先端部２４ａが突出する。この状態で、塗布針１０６の先端部２４ａにはインク２２が付着しており、塗布できる状態となる。このとき、塗布針１０６の先端は対象領域３５ａの真上に配置され、塗布針１０６の先端と対象領域３５ａの表面との間隔は所定の距離に設定されている。つまり、対象領域３５ａの上方の予め定められた位置に塗布針１０６の先端が配置される。

【0051】

その後、図９（Ｃ）に示すように、副Ｚステージ３４を用いて塗布ユニット２０全体を所定の速度で下降させ、インク２２が付着した塗布針１０６の先端を基板３５の対象領域３５ａに接触させる。これにより、塗布針先端部２４ａのインク２２が対象領域３５ａに塗布され、インク層２２ａが形成される。

【0052】

塗布針１０６の先端を一定時間、対象領域３５ａに接触させた後、図９（Ｄ）に示すように、エアシリンダ３０の出力軸３０ａを上方（図では、出力軸３０ａを突出させる方向）に移動させ、塗布針１０６の先端部２４ａを容器１０７のインク２２中に浸漬した状態に戻すとともに、副Ｚステージ３４の駆動軸３４ａを上方に移動させて塗布ユニット２０全体を上方に移動させ、１回の塗布動作が終了する。

【0053】

最後に、再び本実施の形態の液状材料塗布装置について総括する。図１、図２を参照して、本実施の形態に係る液状材料塗布装置３００は、塗布針１０６と、駆動装置１２０と、測定装置１１１と、制御装置２１２とを含む。塗布針１０６は、液状材料を先端部に付着させて対象物１０８に塗布する。駆動装置１２０は、塗布針１０６に沿う上下方向（Ｚ軸方向）に塗布針１０６を対象物１０８に対して相対的に移動させる。測定装置１１１は、対象物１０８の塗布予定部が塗布針１０６の下に位置するように対象物１０８が位置決めされた状態で、図４で説明したように、塗布予定部と先端部２４ａとの相対距離を検出する。制御装置２１２は、測定装置１１１によって検出された相対距離に基づいて塗布針１０６の移動距離を求め、塗布針１０６を移動距離だけ移動させて先端部を対象物１０８に接触させた後、塗布針１０６を移動させて先端部を対象物１０８から離脱させるように駆動装置１２０を制御する。

【0054】

好ましくは、図２に示すように、測定装置１１１は、レーザ光Ｌを出射する投光器１０９と、対象物１０８の表面で反射されたレーザ光の反射光Ｒを受光する受光器１１０とを含む。

【0055】

より好ましくは、図２、図４に示すように、塗布針１０６と、投光器１０９の投光軸と、受光器１１０の受光軸は同一の平面上に配置される。図２に示すように、塗布針１０６は、その平面上において、投光器１０９と受光器１１０の中間に配置される。

【0056】

さらに好ましくは、塗布予定部は、塗布針１０６の先端部が対象物１０８に接触する対象物１０８の表面上の接触点Ｐである。図２、図４に示すように、投光器１０９から出射されるレーザ光Ｌのスポットは、接触点Ｐに略一致するように調整されている。

【0057】

好ましくは、図２、図４に示すように駆動装置１２０は、塗布針１０６を上下方向に移動させる第一の駆動機構１０３と、第一の駆動機構１０３および測定装置１１１が固定された支持部材を上下方向に移動させる第二の駆動機構１０４とを含む。塗布針１０６の移動距離は、第一の駆動機構１０３による塗布針１０６の第１の移動距離と、第二の駆動機構１０４による支持部材の第２の移動距離との合計である。制御装置２１２は、図７、図８に示すように、第１の移動距離を固定長Ｋ（Ｋ≧０）とし、第２の移動距離Ｚ１を相対距離に基づいて変化させる。

【0058】

より好ましくは、図２に示すように、測定装置１１１は、支持部材１０２に固定され、塗布予定部にレーザ光Ｌを照射し反射光Ｒに基づいて相対距離を取得する。

【0059】

本発明によれば、針先端部を塗布対象物に対して高精度に位置決めすることができる。さらに、図２、図４で説明したように、針接触位置とレーザ光のスポットを略一致させる構成のため、特許文献１のような焦点合わせ動作は不要であり、塗布機構の動作時間を短くすることができる。

【0060】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0061】

１ ホストコンピュータ、２ 制御用コンピュータ、３ 画像処理部、４，５，３４ ステージ、６ チャック台、７ カット用レーザ照射部、８ 可変スリット部、９ インク塗布部、１０ モニタ、２０ 塗布ユニット、２１ 対物レンズ、２１ａ 第１の孔、２２ インク、２２ａ インク層、２３ 蓋、２３ａ 第２の孔、２５ 塗布針固定板、２６ 直動案内部材、２９ 支持台、３０ エアシリンダ、３０ａ 出力軸、３１ 駆動板、３１ａ ピン、３４ａ 駆動軸、３５ 基板、３５ａ 対象領域、５０ 修正処理部、５１ 位置決め機構、１０１ 塗布機構部、１０２ 支持部材、１０３ 第一の駆動機構、１０４ 第二の駆動機構、１０５ スライド機構、１０６ 塗布針、１０７ 容器、１０８ 対象物、１０９ 投光器、１１０ 受光器、１１１ 測定装置、１２０ 駆動装置、２１２ 制御装置、２１３ 第一の駆動機構用ドライバ、２１４ 第二の駆動機構用ドライバ、２１５ 測定装置用コントローラ、３００ 液状材料塗布装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】