特開 2023-184135 塗布装置および塗布方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023184135

(43)【公開日】2023-12-28

(54)【発明の名称】塗布装置および塗布方法

(51)【国際特許分類】

   B05C 1/02 20060101AFI20231221BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20231221BHJP

   B05D 3/06 20060101ALI20231221BHJP

   B05D 3/00 20060101ALI20231221BHJP

   B05D 1/28 20060101ALI20231221BHJP

【ＦＩ】

B05C1/02 101

B05C11/10

B05D3/06 Z

B05D3/00 D

B05D1/28

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022098101

(22)【出願日】2022-06-17

(71)【出願人】

【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】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】三宅 透

(72)【発明者】

【氏名】大庭 博明

【テーマコード（参考）】

4D075

4F040

4F042

【Ｆターム（参考）】

4D075AC41

4D075AC88

4D075AC91

4D075AC93

4D075BB41X

4D075BB91X

4D075CA47

4D075CA48

4D075DA06

4D075DC18

4D075DC21

4D075EA05

4F040AA02

4F040AA12

4F040AC01

4F040BA04

4F040CA02

4F040CA09

4F040CA12

4F040CA17

4F040DA02

4F040DA14

4F042AA02

4F042AA06

4F042BA08

4F042DH09

(57)【要約】

【課題】基板の表面が傾いている場合であっても、安定して高速に塗布材料を基板表面に塗布することができる塗布装置を提供する。
【解決手段】塗布装置１０００は、複数の照射スポットを１画面で撮像するカメラ７と、制御用コンピュータ１０とを備える。制御用コンピュータ１０は、複数の照射スポットの各々の合焦位置およびＸＹ座標から得られる平面の方程式に基づいて、基板１００の表面の複数の塗布点１０３の空間座標を算出する。制御用コンピュータ１０は、対応する空間座標に基づいて、位置決め機構１１によって塗布針２４の先端の位置のＸＹ座標を位置決めするとともに、位置決め機構１１および塗布機構４によって塗布針２４の先端の位置のＺ座標を位置決めして、液体材料を基板１００の表面に付着させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

塗布針を用いて、基板の平坦な表面に液体材料を塗布する塗布装置であって、
出射口に設けられた複数の開口によって制限された光を前記基板の表面に照射する光源と、
前記塗布針を用いて前記液体材料を前記基板の前記表面に付着させる塗布機構と、
前記光の照射中に、前記複数の開口に対応する複数の照射スポットを１画面で撮像する撮像装置と、
３次元の座標をＸＹＺ座標とすると、前記塗布機構のＸＹＺ座標の位置を移動させる位置決め機構と、
前記塗布機構、前記撮像装置および前記位置決め機構を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記撮像装置の前記基板のＸＹ座標上の撮像位置を固定した状態で、前記複数の照射スポットのＺ軸方向の複数の合焦位置をそれぞれ検出し、
前記複数の合焦位置と前記複数の照射スポットのＸＹ座標とに基づいて得られる平面の方程式に基づいて、前記基板の表面の少なくとも１つの塗布点の空間座標を算出し、
前記少なくとも１つの塗布点の各々に対して、対応する空間座標に基づいて、前記位置決め機構によって前記塗布針の先端の位置のＸＹ座標を位置決めするとともに、前記位置決め機構および前記塗布機構によって前記塗布針の先端の位置のＺ座標を位置決めして、前記液体材料を前記基板の前記表面に付着させる、塗布装置。

【請求項2】

前記複数の開口の数は、前記少なくとも１つの塗布点の数よりも少ない、請求項１に記載の塗布装置。

【請求項3】

前記少なくとも１つの塗布点は、複数の塗布点であり、
前記複数の照射スポットの位置は、前記複数の塗布点の位置にそれぞれ一致する、請求項１に記載の塗布装置。

【請求項4】

前記複数の照射スポットの各々の形状は、円形、楕円形および矩形の少なくともいずれか１つである、請求項１に記載の塗布装置。

【請求項5】

前記複数の照射スポットは、リング状、放射状、または一定ピッチに配列される、請求項１に記載の塗布装置。

【請求項6】

塗布針を用いて、基板の平坦な表面に液体材料を塗布する塗布方法であって、
光源から放射され、前記光源の出射口に設けられた複数の開口によって制限された光を前記基板の表面に照射する工程と、
３次元の座標をＸＹＺ座標とすると、前記光の照射中に、前記基板のＸＹ座標上の撮像位置を固定した状態で、前記複数の開口に対応する複数の照射スポットを１画面中に撮影し、前記複数の照射スポットのＺ軸方向の複数の合焦位置をそれぞれ検出する工程と、
前記複数の合焦位置と前記複数の照射スポットのＸＹ座標とに基づいて、前記基板の表面に対応する平面の方程式を算出する工程と、
前記平面の方程式に基づいて、少なくとも１つの塗布点の空間座標を算出する工程と、
前記少なくとも１つの塗布点に対して、対応する塗布点の空間座標に基づいて塗布針の先端の位置のＸＹ座標を位置決めした後に前記塗布針の先端位置のＺ座標を位置決めして、前記液体材料を前記基板の前記表面に付着させる工程とを備える、塗布方法。

【請求項7】

前記複数の開口の数は、前記少なくとも１つの塗布点の数よりも少ない、請求項６に記載の塗布方法。

【請求項8】

前記少なくとも１つの塗布点は、複数の塗布点であり、
前記複数の照射スポットの位置は、前記複数の塗布点の位置にそれぞれ一致する、請求項６に記載の塗布方法。

【請求項9】

前記複数の照射スポットの各々の形状は、円形、楕円形および矩形の少なくともいずれか１つである、請求項６に記載の塗布方法。

【請求項10】

前記複数の照射スポットは、リング状、放射状、または一定ピッチに配列される、請求項６に記載の塗布方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、塗布装置および塗布方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ＲＦＩＤタグなどの微細な回路を印刷（塗布）方式で描画して形成するプリンテッドエレクトロニクス技術が急速に発展してきている。微細な回路のパターンや電極パターンを形成する方式としては、インクジェット方式、ディスペンサ方式などが一般的であるが、塗布針を用いた方式も広範囲の粘度の材料を用いて微細な塗布が可能な点で、注目されている。

【0003】

塗布針を用いて液体材料の微細な塗布を行なう方法については、たとえば特許第４８０２０２７号公報（特許文献１）に開示されている塗布ユニットを用いる方法が提案されている。このような塗布ユニットは、微細パターンの欠陥を修正することを目的とするもので、広範囲な粘度の塗布剤を用いて微細な塗布を行なうことが可能である。塗布動作の際、塗布剤を保持する容器の底部に形成された貫通孔から、１本の塗布針を突出させる。塗布針は、先端に付着している塗布剤を被塗布物に接触させて塗布を行なう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４８０２０２７号公報

【特許文献2】特開２０１９－７８８６６号公報

【特許文献3】特許第４５１９９８７号公報

【特許文献4】特許第４８０２０２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前記塗布装置において、基板の材料が樹脂や弾性部材の場合、針の接触による対象物の破損等を防止するため、塗布針を接触させず、針先端に付着した液体材料のみを対象物に接触させて転写する場合がある。

【0006】

また、液体材料によっては塗布針を対象物に接触させず、針先端に付着した液体材料のみを対象物に接触させた方が安定して塗布できる場合がある。

【0007】

これらの場合では、塗布針を塗布点上方に高精度に位置決めする必要があるため、塗布点の高さを正確に検出しなければならない。

【0008】

この問題を解決するために、光学式の距離センサを用いて塗布点の高さを高精度に検出する方法が挙げられるが、レーザなどの特殊な光源を用いるため装置が高コストになるという課題がある。

【0009】

低コストで高精度な高さ検出方法としては、画像処理による合焦検出法が挙げられる。塗布装置の観察光学系を利用可能であり、組み込みが容易な点もメリットである。しかしながら、塗布点毎に、毎回焦点位置を検出しなければならないため、処理時間が掛かるという課題がある。また、塗布対象の基板には、必ずしも対象物にテクスチャなどの模様があるわけではなく、画像データ上で識別できる特徴のない均質な表面であっても対象物に焦点を合わせる必要がある。

【0010】

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、塗布針によって確実に塗布材料を塗布することができる塗布装置および塗布方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示は、塗布針を用いて、基板の平坦な表面に液体材料を塗布する塗布装置に関する。塗布装置は、出射口に設けられた複数の開口によって制限された光を基板の表面に照射する光源と、塗布針を用いて液体材料を基板の表面に付着させる塗布機構と、光の照射中に、複数の開口に対応する複数の照射スポットを１画面で撮像する撮像装置と、３次元の座標をＸＹＺ座標とすると、塗布機構のＸＹＺ座標の位置を移動させる位置決め機構と、塗布機構、撮像装置および位置決め機構を制御する制御装置とを備える。制御装置は、撮像装置の基板のＸＹ座標上の撮像位置を固定した状態で、複数の照射スポットのＺ軸方向の複数の合焦位置をそれぞれ検出する。制御装置は、複数の合焦位置と複数の照射スポットのＸＹ座標とに基づいて得られる平面の方程式に基づいて、基板の表面の複数の塗布点の空間座標を算出する。制御装置は、複数の塗布点の各々に対して、対応する空間座標に基づいて、位置決め機構によって塗布針の先端の位置のＸＹ座標を位置決めするとともに、位置決め機構および塗布機構によって塗布針の先端の位置のＺ座標を位置決めして、液体材料を基板の表面に付着させる。

【発明の効果】

【0012】

本開示の塗布装置によれば、基板が傾斜している場合でも、各塗布点の高さを補正することができるため、塗布針によって確実に塗布材料を塗布することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施の形態に従った塗布装置の全体構成を示す斜視図である。

【図2】塗布機構４の正面図である。

【図3】塗布機構４の右側面図である。

【図4】基板１００上の液状材料の転写領域１０１の位置を示す図である。

【図5】転写領域１０１の一部を拡大して転写パターンの形状および配置を示した図である。

【図6】均質な表面を持つ基板が水平方向に傾斜している様子を示した図である。

【図7】図６の領域Ｒを拡大して示した図である。

【図8】観察光学系６の構成を示す図である。

【図9】本実施の形態の塗布装置で実行される塗布動作を説明するためのフローチャートである。

【図10】基板１００の転写領域１０１の一部をカメラ７で撮影した撮像範囲１０２の位置を示す図である。

【図11】撮像範囲１０２に投影されたスポット光１２０の形状および配置を示す図である。

【図12】スポット光毎のコントラスト算出領域を示す図である。

【図13】一定速度でＺ軸テーブル３を移動させているときのコントラスト値の変化を示す図である。

【図14】微分値Ｄを計算する対象画素の配置を説明するための図である。

【図15】スポット光の配置の第１変形例を示す図である。

【図16】スポット光の配置の第２変形例を示す図である。

【図17】スポット光の配置の第３変形例を示す図である。

【図18】スポット光の配置の第４変形例を示す図である。

【図19】スポット光の配置の第５変形例を示す図である。

【図20】スポット光の配置の第６変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。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、その説明は繰り返さない。

【0015】

図１は、本実施の形態に従った塗布装置の全体構成を示す斜視図である。図１に示す塗布装置１０００は、処理室１００１と、位置決め機構１１と、塗布機構４（図２）と、観察光学系６と、観察光学系６に接続されたカメラ７と、制御部とを主に備えている。位置決め機構１１は、Ｘ軸テーブル１と、Ｙ軸テーブル２と、Ｚ軸テーブル３とを含む。制御部は、モニタ９と、制御用コンピュータ１０と、操作パネル８とを含む。位置決め機構１１と、塗布機構４と、観察光学系６と、カメラ７とは、処理室１００１の内部に配置されている。制御部は、処理室の外部に配置され作業者が操作可能である。

【0016】

処理室１００１の内部には、処理室１００１の底部の上にＹ軸テーブル２が設置されている。このＹ軸テーブル２は、Ｙ軸方向に移動可能になっている。具体的には、Ｙ軸テーブル２の下面にガイド部が設置されている。当該ガイド部は、処理室１００１の底面に設置されたガイドレールに摺動可能に接続されている。また、Ｙ軸テーブル２の下面にはボールねじが接続されている。当該ボールねじをモータなどの駆動部材により動作させることにより、Ｙ軸テーブル２はガイドレールに沿って（Ｙ軸方向に）移動可能になっている。また、Ｙ軸テーブル２の上部表面上は、処理対象材である基板１００を搭載する搭載面となっている。なお、処理対象材である「基板」は、必ずしも板でなくても良く、平坦で一様な表面の物体であれば良い。

【0017】

Ｙ軸テーブル２上には、Ｘ軸テーブル１が設置されている。Ｘ軸テーブル１は、Ｙ軸テーブル２をＸ軸方向に跨ぐように設置された構造体上に配置されている。Ｘ軸テーブル１には、Ｚ軸テーブル３が接続された移動体がＸ軸方向に移動可能に設置されている。移動体は、たとえばボールねじを用いてＸ軸方向に移動可能となっている。なお、Ｘ軸テーブル１は上記構造体を介して処理室１００１の底面に固定されている。そのため、上述したＹ軸テーブル２は、Ｘ軸テーブル１に対してＹ軸方向に移動可能になっている。

【0018】

Ｘ軸テーブル１に接続された移動体には、上述のようにＺ軸テーブル３が設置されている。Ｚ軸テーブル３には、観察光学系６および塗布機構４が接続されている。観察光学系６は塗布対象の基板１００の塗布位置を観察するためのものである。カメラ７は、観察した画像を電気信号に変換する。Ｚ軸テーブル３は、これらの観察光学系６および塗布機構４をＺ軸方向に移動可能に保持している。

【0019】

Ｘ軸テーブル１、Ｙ軸テーブル２、Ｚ軸テーブル３、観察光学系６および塗布機構４を制御するための制御用コンピュータ１０および操作パネル８は、処理室１００１の外部に設置されている。制御用コンピュータに付随するモニタ９も、処理室１００１の外部に設置されている。モニタ９は、上述したカメラ７で変換された画像データや、制御用コンピュータ１０からの出力データを表示する。操作パネル８は、制御用コンピュータ１０への指令を入力するために用いられる。

【0020】

以下、図１のＺ軸テーブル３に固定された塗布機構４について説明する。図２は、塗布機構４の正面図である。図３は、塗布機構４の右側面図である。

【0021】

塗布機構４は、サーボモータ４１と、カム４３と、軸受４４と、カム連結板４５と、可動部４６と、塗布針ホルダ２０と、塗布針ホルダ２０に保持された塗布針２４と、塗布材料容器２１とを主に含んでいる。サーボモータ４１は、図１に示したＺ軸方向に沿った方向に回転軸が延びるように設置されている。サーボモータ４１の回転軸にはカム４３が接続されている。カム４３は、サーボモータ４１の回転軸を中心として回転可能になっている。

【0022】

カム４３のカム面に接するように軸受４４が配置されている。固定ピン５１，５２の間を繋ぐようにバネ５０が設置されている。このバネ５０による引張り力は、可動部４６およびカム連結板４５を介して軸受４４に作用する。このバネ５０の引張り力によって、軸受４４はカム４３のカム面に押圧された状態を維持している。

【0023】

サーボモータ４１の回転軸が回転することでカム４３が回転したとき、カム面に接触した状態を保ち、可動部４６、塗布針ホルダ固定部４７、塗布針ホルダ収納部４８はＺ軸方向にリニアガイド４９沿って移動する。

【0024】

このとき、塗布針２４は塗布材料容器２１の底部に形成された孔を通り塗布材料容器２１の底面から下向きに突出した状態になり、基板１００の表面に塗布針２４の先端部が接触して、塗布材料を基板１００の表面に塗布する。

【0025】

図４は、基板１００上の液状材料の転写領域１０１の位置を示す図である。図５は、転写領域１０１の一部を拡大して転写パターンの形状および配置を示した図である。

【0026】

ここでは、図１に示した塗布装置を使用して、たとえば、図５に示すように、均質な表面を持つ基板上に、ドット柄の転写パターンとして、ドット状の塗布点１０３に液体材料を転写する場合の動作について説明する。

【0027】

最初に、図５の転写パターンを転写する場合の塗布動作を説明する。塗布装置１０００のＸ軸テーブル１およびＹ軸テーブル２を制御して、観察光学系６を転写領域の中心位置の上方に位置決めする。この中心位置におけるＸ軸テーブル１およびＹ軸テーブル２の座標を（Ｘ，Ｙ）とおく。

【0028】

次に、塗布装置１０００のＺ軸テーブル３を制御して、基板表面に焦点を合わせることにより塗布針の下降量Δｚを求める。（焦点の探索方法については後述する）
この後、各塗布点のＸ軸テーブル１、Ｙ軸テーブル２、Ｚ軸テーブル３の座標（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）を算出する。

【0029】

次に、塗布機構４を各塗布点の上方に位置決めする。観察光学系６に対する塗布機構４のオフセット座標を（Δｘ，Δｙ）とすると、Ｘ軸テーブル１、Ｙ軸テーブル２、およびＺ軸テーブル３を座標（ｐｘ＋Δｘ，ｐｙ＋Δｙ，ｐｚ）に移動させる。

【0030】

次に、Ｚ軸テーブル３を制御して、塗布機構４の塗布針２４を下降させ、塗布針２４の先端に付着した液体材料を均質な表面を持つ基板に転写する。このとき、Ｚ軸テーブル３はΔｚだけ移動する。基板の表面が水平であればΔｚは各塗布点で共通となる。

【0031】

（基板の傾斜によって転写できない例）
図６は、均質な表面を持つ基板が水平方向に傾斜している様子を示した図である。図７は、図６の領域Ｒを拡大して示した図である。均質な表面を持つ基板上の領域Ｒの５つの塗布点Ａ～Ｅに液状材料を塗布する場合、塗布点Ａと塗布点ＥではΔｈだけ高さが異なる。

【0032】

このような場合、塗布針２４の下降量Δｚを各塗布点に対して共通とすると、図７に示すように、塗布点Ｅでは塗布針先端の液体材料が基板に付着しない可能性がある。そこで、本実施の形態では、塗布針２４の下降量Δｚを塗布点毎に変更する方法を提案する。

【0033】

図８は、観察光学系６の構成を示す図である。観察光学系６は、光源１１１と、遮光部材１１２と、集光レンズ１１３と、ハーフミラー１１４と、対物レンズ１１５と、カメラ７とを含む。カメラ７は、結像レンズ１１６と、撮像面１１７とを含む。

【0034】

本実施の形態では、観察光学系６の光源１１１の出射口に光を透過する開口が設けられた遮光部材１１２を配置し、出射光を開口の形状に成形して均質な表面を持つ基板の表面に照射する。

【0035】

図９は、本実施の形態の塗布装置で実行される塗布動作を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの制御は、図１に示した制御用コンピュータ１０で実行される。

【0036】

まずステップＳＴ１において、制御用コンピュータ１０は、転写パターン上にカメラ７の撮像範囲１０２を移動するようにＸ軸テーブル１およびＹ軸テーブル２を制御し、スポット光１２０を照射する。そして、ステップＳＴ２において、制御用コンピュータ１０は、カメラ７の制御およびＺ軸テーブル３の位置制御によって、コントラスト算出領域Ｃ１～Ｃ５のコントラスト値がピークとなるＺ座標ｚ１～ｚ５を検出する。

【0037】

図１０は、基板１００の転写領域１０１の一部をカメラ７で撮影した撮像範囲１０２の位置を示す図である。図１１は、撮像範囲１０２に投影されたスポット光１２０の形状および配置を示す図である。

【0038】

図１１において、円形のスポット光１２０は、光源１１１の出射口に設けられた遮光部材１１２の開口を通過した光を示す。遮光部材１１２には５つの微小穴が形成されており、カメラ７の撮像範囲内に５つのスポット光を照射する（ステップＳＴ１）。

【0039】

図１２は、スポット光毎のコントラスト算出領域を示す図である。以下に、焦点の探索方法について説明する。予め、図１２に示すように、５つのスポット光照射領域（Ｓ１～Ｓ５）を包含するように、コントラスト値算出領域（四角形の領域Ｃ１～Ｃ５）を設けておく。

【0040】

焦点探索動作では、最初に、塗布装置１０００のＺ軸テーブル３を探索開始位置ｚ１に移動した後、Ｚ軸方向に一定速度でＺ軸テーブル３を一定距離だけ移動する。

【0041】

Ｚ軸テーブル３が一定速度で移動中、画像を順次撮影し、撮影した画像のコントラスト値算出領域Ｃ１～Ｃ５毎にコントラスト値を算出する。コントラスト値は合焦位置でピークを示す画像特徴であり、ここでは、コントラスト値算出領域内の微分値を用いる。（微分値算出方法については後述する）
図１３は、一定速度でＺ軸テーブル３を移動させているときのコントラスト値の変化を示す図である。図１３において、スポット光Ｓ１～Ｓ５で得られるコントラスト値が上から順に示されており、各グラフの横軸はＺ軸テーブル３の座標を示し、縦軸はコントラスト値を示す。

【0042】

図１３に示した例では、基板１００が図６および図７に示すように水平方向に傾斜している場合にＺ軸テーブル３の位置を変化させたときのコントラスト値の変化を示されている。画像中心に最も近いスポット光Ｓ３のピークにおけるＺ軸テーブル３の座標ｚ３を基準として考える。スポット光Ｓ２およびＳ５のピークにおける座標ｚ２およびｚ５はｚ３よりも大きいので、スポット光Ｓ２およびＳ５の投影位置は、スポット光Ｓ３の投影位置よりも観察光学系６から遠いことが示されている。また、スポット光Ｓ１およびＳ４のピークにおける座標ｚ１およびｚ４はｚ３よりも小さいので、スポット光Ｓ１およびＳ４の投影位置は、スポット光Ｓ３の投影位置よりも観察光学系６に近いことが示されている。

【0043】

以上の処理により、ステップＳＴ２のＺ座標ｚ１～ｚ５を求めることができる。

【0044】

このようにスポット光Ｓ１～Ｓ５の投影位置のＺ座標によって、基板表面の平面の傾きを判断できる。

【0045】

ここで、コントラスト値の算出に用いる微分値の定義について説明しておく。

【0046】

コントラスト値算出領域Ｃ１～Ｃ５の各々のサイズを横Ｍピクセル×縦Ｎピクセル、領域内の各画素の水平方向の微分値をΔｄｘ（ｉ，ｊ）（ただし、（ｉ，ｊ）=（０，０）を撮像した画像の左上の点とする）、垂直方向の微分値をΔｄｙ（ｉ，ｊ）とおく。なお、ｉ，ｊは、コントラスト値算出領域Ｃ１～Ｃ５の各々の左上の点を起点とする画素の列番号と行番号である）。このとき、微分値Ｄは、次式（１）で表される。

【0047】

【数1】

【0048】

図１４は、微分値Ｄを計算する対象画素の配置を説明するための図である。図１４において、Ｐは微分値Ｄ（Δｄｘ，Δｄｙ）を算出する対象の画素を示し、Ａ～Ｈは、画素Ｐの周囲８画素の輝度値を示す。ΔｄｘおよびΔｄｙは、たとえば、下記式（２），（３）で算出することができる。

【0049】

【数2】

【0050】

【数3】

【0051】

再び図９に戻って、説明を続ける。ステップＳＴ２でＺ座標ｚ１～ｚ５を検出したら、ステップＳＴ３において、制御用コンピュータ１０は、基板の表面の傾斜が反映された平面の方程式を求める。以下に平面の方程式の算出方法について説明する。

【0052】

スポット光Ｓ３の投影位置の中心を原点（ｘ，ｙ）＝（０，０）としたときのＳ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５の投影位置の中心のＸＹ座標をそれぞれ（Δｘ１，Δｙ１）、（Δｘ２，Δｙ２）、（Δｘ４，Δｙ４）、（Δｘ５，Δｙ５）とする。また、スポット光Ｓ１～Ｓ５の投影画像のコントラスト値にピークを与えるＺ軸テーブルの座標を、それぞれｚ１、ｚ２、ｚ３、ｚ４、ｚ５とおく。これら５つのＸＹＺ座標から、平面の方程式０＝ａ×ｘ＋ｂ×ｙ＋ｃ×ｚ＋ｄの係数（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を求める。

【0053】

図９のステップＳＴ３における平面の方程式が算出されたら、制御用コンピュータ１０は、ステップＳＴ４において各塗布点の座標（ｐｘ、ｐｙ、ｐｚ）を算出する。

【0054】

どのように塗布点を配置するかは、ユーザにより予め決められているので、各塗布点の座標（ｐｘ、ｐｙ）は、予め制御用コンピュータ１０に入力されている。基板の傾き分を補正する必要があるので、制御用コンピュータ１０は、以下のようにｐｚを決定する。

【0055】

図５の各塗布点１０３の座標は、上記と同様に画像領域の中央のスポット光Ｓ３の投影位置の中心を原点（ｘ，ｙ）＝（０，０）とした座標とする。塗布点の座標を（ｐｘ，ｐｙ）とおくと、塗布点のＺ座標ｐｚは下記式（４）で算出できる。

【0056】

【数4】

【0057】

続いて、図９のステップＳＴ５において、制御用コンピュータ１０は、塗布点の座標（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）を、塗布針を制御する座標（ＰＸ，ＰＹ，ＰＺ）に変換する。カメラ７の位置と塗布針２４の位置はＸＹ座標上で異なっているので、上記の（ｐｘ，ｐｙ）に、転写領域の中心位置におけるＸ軸テーブル１およびＹ軸テーブル２の座標（Ｘ，Ｙ）（オフセットに相当）を加え、新たなＸＹ座標とする。つまり、ＸＹテーブルを制御するためのＸＹ座標系（ＰＸ，ＰＹ，ＰＺ）に変換する。なお、ＰＸ＝ｐｘ＋Ｘ，ＰＹ＝ｐｙ＋Ｙ、ＰＺ＝ｐｚ、である。この演算は、塗布針の位置を固定した状態で塗布点の数だけ実行すれば良い。なお、塗布針で塗布を行なう毎に演算しても良い。

【0058】

続いて、図９のステップＳＴ６において、制御用コンピュータ１０は、座標（ＰＸ，ＰＹ，ＰＺ）を用いて、塗布点の数だけ塗布を行なう。算出された塗布点の座標（ＰＸ，ＰＹ，ＰＺ）は、基板の傾斜が考慮された座標であるため、図６，図７に示したような傾斜を有する表面上の各塗布点に対しても正常に塗布できる。
（スポット光の別の配置例）
スポット光は、必ずしも、図１２のような配置としなくても良い。図１５～図２０は、スポット光の配置の第１～第６変形例を示す図である。

【0059】

図１５に示す配置例では、図５で説明した転写パターンに一致するようにスポット光１２０Ａを配置している。この場合でも、すべての塗布点をレーザで高さ測定してその都度塗布するよりは早くなる。

【0060】

スポット光の形状は円形である必要はない。図１６に示した配置例では、各スポット光１２０Ｂの形状を矩形にしている。なお、矩形は、正方形であっても、長方形であっても良い。また、円形および矩形以外にも三角形や多角形など、遮光部材１１２に加工できる形状であれば特に限定しない。

【0061】

図１７に示した配置例では、円形のスポット光１２０Ｃを放射状に配置している。図１８に示した配置例では、矩形のスポット光１２０Ｄを放射状に配置している。

【0062】

図１９に示した配置例では、円形のスポット光１２０Ｅを円形またはリング状放射状に配置している。図２０に示した配置例では、矩形のスポット光１２０Ｆを円形またはリング状放射状に配置している。

【0063】

以上説明した本実施の形態の塗布装置によれば、基板が傾斜している場合でも、各塗布点の高さを補正することができるため、高精度に塗布針を位置決めして塗布材料を塗布することが可能である。

【0064】

また、距離センサなど、距離計測に必要な特別なセンサを搭載する必要がないため、低コストで塗布装置を提供できる。

【0065】

（まとめ）
再び、図を参照して、本実施の形態について総括する。

【0066】

本開示は、塗布針２４を用いて、基板１００の平坦な表面に液体材料を塗布する塗布装置１０００に関する。塗布装置１０００は、出射口に設けられた複数の開口によって制限された光を基板の表面に照射する光源１１１と、塗布針２４を用いて液体材料を基板１００の表面に付着させる塗布機構４と、光の照射中に、複数の開口に対応する複数の照射スポットを１画面で撮像するカメラ７と、３次元の座標をＸＹＺ座標とすると、塗布機構４のＸＹＺ座標の位置を移動させる位置決め機構１１と、塗布機構４、カメラ７および位置決め機構１１を制御する制御用コンピュータ１０とを備える。制御用コンピュータ１０は、カメラ７の基板のＸＹ座標上の撮像位置（撮像範囲１０２）を固定した状態で、複数の照射スポットＳ１～Ｓ５のＺ軸方向の複数の合焦位置ｚ１～ｚ５をそれぞれ検出する。制御用コンピュータ１０は、複数の合焦位置ｚ１～ｚ５と複数の照射スポットのＸＹ座標とに基づいて得られる平面の方程式（式（４））に基づいて、基板１００の表面の少なくとも１つの塗布点１０３の空間座標を算出する。制御用コンピュータ１０は、少なくとも１つの塗布点１０３の各々に対して、対応する空間座標に基づいて、位置決め機構１１によって塗布針２４の先端の位置のＸＹ座標を位置決めするとともに、位置決め機構１１および塗布機構４によって塗布針２４の先端の位置のＺ座標を位置決めして、液体材料を基板１００の表面に付着させる。なお、本実施の形態では、塗布機構４は、中空でない塗布針２４の先端を用いて液体材料を基板１００の表面に付着させたが、中空の塗布針を用いても良い。

【0067】

このような構成とすることによって、基板の表面が傾いている場合であっても、安定して高速に塗布材料を塗布針によって基板表面に塗布することができる。

【0068】

好ましくは、図５および図１２に示すように、複数の開口（Ｓ１～Ｓ５）の数は、少なくとも１つの塗布点１０３の数よりも少ない。このようにすれば、照射スポットの数の焦点位置を検出するだけで、後は計算によって各塗布点のＺ軸方向の位置を算出できるため、焦点位置を検出する回数を減らすことができる。このため、大幅に処理時間を短縮することができる。

【0069】

好ましくは、少なくとも１つの塗布点は、複数の塗布点である。図１５または図１６に示すように、複数の照射スポットの位置は、複数の塗布点１０３の位置にそれぞれ一致させてもよい。この場合であっても、レーザ光を使用する光学式の距離センサを使用して各塗布点のＺ軸方向の位置を計測する塗布装置よりも、特別な距離センサ不要で、安価かつ高速処理が可能な塗布装置を実現できる。

【0070】

図１５～図２０に示したように、複数の照射スポットの各々の形状は、円形、楕円形および矩形の少なくともいずれか１つである。

【0071】

図１５～図２０に示したように、複数の照射スポットは、リング状、放射状、または一定ピッチに配列される。

【0072】

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、上記した実施の形態の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】

【0073】

１ Ｘ軸テーブル、２ Ｙ軸テーブル、３ Ｚ軸テーブル、４ 塗布機構、６ 観察光学系、７ カメラ、８ 操作パネル、９ モニタ、１０ 制御用コンピュータ、１１ 位置決め機構、２０ 塗布針ホルダ、２１ 塗布材料容器、２４ 塗布針、４１ サーボモータ、４３ カム、４４ 軸受、４５ カム連結板、４６ 可動部、４７ 塗布針ホルダ固定部、４８ 塗布針ホルダ収納部、４９ リニアガイド、５０ バネ、５１，５２ 固定ピン、１００ 基板、１０１ 転写領域、１０２ 撮像範囲、１０３，Ａ～Ｅ 塗布点、１１１ 光源、１１２ 遮光部材、１１３ 集光レンズ、１１４ ハーフミラー、１１５ 対物レンズ、１１６ 結像レンズ、１１７ 撮像面、１０００ 塗布装置、１００１ 処理室。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】