(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】P2024110815
(43)【公開日】2024-08-16
(54)【発明の名称】塗布装置
(51)【国際特許分類】
B05C 11/10 20060101AFI20240808BHJP
B05C 11/00 20060101ALI20240808BHJP
B05C 1/02 20060101ALI20240808BHJP
【ＦＩ】
B05C11/10
B05C11/00
B05C1/02 101
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023015641
(22)【出願日】2023-02-03
(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】100087941
【弁理士】
【氏名又は名称】杉本 修司
(74)【代理人】
【識別番号】100112829
【弁理士】
【氏名又は名称】堤 健郎
(74)【代理人】
【識別番号】100155963
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】100150566
【弁理士】
【氏名又は名称】谷口 洋樹
(74)【代理人】
【識別番号】100142608
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 由佳
(74)【代理人】
【識別番号】100213470
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 真二
(72)【発明者】
【氏名】大庭 博明
(72)【発明者】
【氏名】尾関 佑斗
【テーマコード（参考）】
4F040
4F042
【Ｆターム（参考）】
4F040AA02
4F040AA12
4F040AA32
4F040AB04
4F040AC01
4F040BA04
4F040CA03
4F040CA05
4F040CA09
4F040CA12
4F040CA17
4F040CA20
4F042AA02
4F042AA06
4F042AA28
4F042AB00
4F042BA08
4F042CA01
4F042DA00
4F042DF01
4F042DH09
(57)【要約】
【課題】塗布材料を塗布した箇所を容易に見つけることができ作業効率の向上を図ると共にコスト低減を図れる塗布装置を提供する。
【解決手段】塗布装置は、基板５の表面に凹部を加工する加工機構４Ａと、加工機構４Ａにより加工された凹部に塗布材料７０を転写する塗布機構４Ｂと、加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂの各サーボモータ４１を制御すると共に、基板５に対する加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂの相対位置を制御する制御部とを備える。加工機構４Ａは、基板５の表面に対し垂直な方向に移動可能な加工針２４Ａと、この加工針２４Ａを前記垂直な方向に駆動するためのサーボモータ４１と、これら加工針２４Ａおよびサーボモータ４１を支持する架台１７とを含む。
【選択図】図２
【解決手段】塗布装置は、基板５の表面に凹部を加工する加工機構４Ａと、加工機構４Ａにより加工された凹部に塗布材料７０を転写する塗布機構４Ｂと、加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂの各サーボモータ４１を制御すると共に、基板５に対する加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂの相対位置を制御する制御部とを備える。加工機構４Ａは、基板５の表面に対し垂直な方向に移動可能な加工針２４Ａと、この加工針２４Ａを前記垂直な方向に駆動するためのサーボモータ４１と、これら加工針２４Ａおよびサーボモータ４１を支持する架台１７とを含む。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
処理対象材の表面に凹部を加工する加工機構と、
前記加工機構により加工された前記凹部に塗布材料を転写する塗布機構と、
前記加工機構および前記塗布機構の各駆動源を制御すると共に、前記処理対象材に対する前記加工機構および前記塗布機構の相対位置を制御する制御部と、
を備えた塗布装置。
前記加工機構により加工された前記凹部に塗布材料を転写する塗布機構と、
前記加工機構および前記塗布機構の各駆動源を制御すると共に、前記処理対象材に対する前記加工機構および前記塗布機構の相対位置を制御する制御部と、
を備えた塗布装置。
【請求項2】
請求項１に記載の塗布装置において、前記加工機構は、前記処理対象材の表面に対し垂直な方向に移動可能な加工針と、この加工針を前記垂直な方向に駆動するための駆動源と、前記加工針および前記駆動源を支持する架台とを含む塗布装置。
【請求項3】
請求項２に記載の塗布装置において、前記塗布機構は、前記処理対象材の表面に対し垂直な方向に移動可能な塗布針と、この塗布針を前記垂直な方向に駆動するための駆動源と、前記塗布材料を貯留し前記塗布針を前記塗布材料内に浸漬させる塗布材料容器と、前記塗布針、前記駆動源および前記塗布材料容器を支持する架台とを含み、前記塗布材料容器には、前記塗布材料内に浸漬された前記塗布針の先端部が突出可能な貫通孔が設けられ、前記制御部は、前記塗布材料容器の前記貫通孔から前記塗布針の先端部を突出させるように、前記駆動源を制御する塗布装置。
【請求項4】
請求項３に記載の塗布装置において、前記制御部は、前記凹部を撮像した画像または前記凹部の底面の深さに基づいて、前記凹部の位置情報を検出する塗布装置。
【請求項5】
請求項１または請求項２に記載の塗布装置において、前記処理対象材に対し前記加工機構および前記塗布機構を直交３軸方向に相対移動する直動ユニットを備える塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、処理対象材に塗布材料を塗布した際に、塗布した箇所を容易に検出し得る塗布装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、RFID（Radio Frequency Identification）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および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、ディスペンサ方式等が一般的であるが、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、例えば、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材料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、塗布材料を保持する材料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材料を対象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２０００－１４６５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
塗布装置の対象物としては、ガラスまたはウェハ等の硬いもの、ゴム、樹脂、紙および多孔質材等の柔軟性を有するものがある。いずれの対象物においても、塗布材料が透明な場合、塗布した箇所を見つけにくいという問題がある。この問題の解決策として、例えば、対象物表面の凹凸を光学的に可視化する方法がある。
【0006】
特許文献２では、微分干渉観察機能を搭載し、液晶パネル上の厚さ0.1μm以下の薄膜欠陥を可視化している。この方法を用いれば、塗布材料の付着による凹凸を可視化することが可能である。しかしながら、凹凸を可視化するための特別な観察光学系を搭載する必要があり装置コストが上昇する。また、もともと表面に凹凸のある対象物では、塗布材料に起因した凹凸か、対象物表面の凹凸かの判定が難しいという課題がある。
【0007】
本発明の目的は、塗布材料を塗布した箇所を容易に見つけることができ作業効率の向上を図ると共にコスト低減を図れる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】
【0008】
本発明の塗布装置は、処理対象材５の表面に凹部５ａを加工する加工機構４Ａと、
前記加工機構４Ａにより加工された前記凹部５ａに塗布材料７０を転写する塗布機構４Ｂと、
前記加工機構４Ａおよび前記塗布機構４Ｂの各駆動源４１を制御すると共に、前記処理対象材５に対する前記加工機構４Ａおよび前記塗布機構４Ｂの相対位置を制御する制御部ＣＵと、を備えている。
前記加工機構４Ａにより加工された前記凹部５ａに塗布材料７０を転写する塗布機構４Ｂと、
前記加工機構４Ａおよび前記塗布機構４Ｂの各駆動源４１を制御すると共に、前記処理対象材５に対する前記加工機構４Ａおよび前記塗布機構４Ｂの相対位置を制御する制御部ＣＵと、を備えている。
【0009】
この構成によると、処理対象材５の表面に凹部５ａを加工しこの凹部５ａに塗布材料７０を転写する。前記凹部５ａの壁面５ａａを境界線として確認できるため、塗布材料７０を塗布した箇所を容易に見つけることができる。前記箇所に追加の加工または修正等を行う場合にも、前記凹部５ａから容易に特定の箇所を見つけることができるため、塗布ユニットを用いた従来構造よりも作業効率が向上する。前記のように前記凹部５ａを容易に確認できるため、特別な観察光学系を用いた従来構造等よりもコスト低減を図れる。
【0010】
前記加工機構４Ａは、前記処理対象材５の表面に対し垂直な方向に移動可能な加工針２４Ａと、この加工針２４Ａを前記垂直な方向に駆動するための駆動源４１と、前記加工針２４Ａおよび前記駆動源４１を支持する架台１７とを含むものとしてもよい。この場合、塗布材料７０を転写すべき凹部５ａの大きさに応じた加工針２４Ａを用いることで、処理対象材５の表面に所望のパターンを形成することができる。
【0011】
前記塗布機構４Ｂは、前記処理対象材５の表面に対し垂直な方向に移動可能な塗布針２４Ｂと、この塗布針２４Ｂを前記垂直な方向に駆動するための駆動源４１と、前記塗布材料７０を貯留し前記塗布針２４Ｂを前記塗布材料７０内に浸漬させる塗布材料容器２１と、前記塗布針２４Ｂ、前記駆動源４１および前記塗布材料容器２１を支持する架台１７とを含み、前記塗布材料容器２１には、前記塗布材料７０内に浸漬された前記塗布針２４Ｂの先端部が突出可能な貫通孔２１ａが設けられ、前記制御部ＣＵは、前記塗布材料容器２１の前記貫通孔２１ａから前記塗布針２４Ｂの先端部を突出させるように、前記駆動源４１を制御してもよい。この場合、広範囲の粘度の塗布材料７０を用いて微細なパターンを処理対象材５の表面に形成することができる。
【0012】
前記制御部ＣＵは、前記凹部５ａを撮像した画像または前記凹部５ａの底面Ｓの深さに基づいて、前記凹部５ａの位置情報を検出してもよい。この場合、処理対象材５の平面視における、凹部５ａの位置情報をより確実に且つ精度よく検出し得る。
【0013】
前記処理対象材５に対し前記加工機構４Ａおよび前記塗布機構４Ｂを直交３軸方向に相対移動する直動ユニットＤＵを備えてもよい。この場合、処理対象材５に対し、加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂを直動ユニットＤＵにより直交３軸方向に相対移動させ、凹部５ａの加工および塗布材料７０の転写を連続的に行うことが可能となる。これにより作業効率の向上をさらに図ることが可能となる。
【発明の効果】
【0014】
本発明の塗布装置は、処理対象材の表面に加工された凹部に塗布材料を転写するため、塗布材料を塗布した箇所を容易に見つけることができ作業効率の向上を図ると共にコスト低減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第１の実施形態に係る塗布装置の斜視図である。
【図2】同塗布装置の加工機構および塗布機構等の正面図である。
【図3A】同加工機構の正面を拡大して示す拡大正面図である。
【図3B】同加工機構の側面を拡大して示す拡大側面図である。
【図4A】同加工機構のカム等を部分的に拡大して示す部分拡大図である。
【図4B】同カムのカム面を含むフランジ部を側面から見た展開図である。
【図5A】同塗布機構の正面を拡大して示す拡大正面図である。
【図5B】同塗布機構の側面を拡大して示す拡大側面図である。
【図6A】同塗布機構の要部の断面図である。
【図6B】同塗布機構の塗布針をＺ軸方向に移動させた状態の断面図である。
【図7A】同加工機構により加工針を基板上に位置決めする過程を示す図である。
【図7B】同加工針 を下降する過程を示す図である。
【図7C】同加工針により基板に凹部が形成された過程を示す図である。
【図8A】同塗布機構により塗布針を基板上に位置決めする過程を示す図である。
【図8B】同塗布針を下降する過程を示す図である。
【図9A】凹部の底面とその周辺との判別方法を説明する基板の断面図である。
【図9B】同凹部をＺ軸方向から見た図である。
【図9C】同凹部の壁面の抽出結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
［第１の実施形態］
本発明の実施形態に係る塗布装置を図１ないし図９Ｃと共に説明する。
＜塗布装置の全体構成＞
図１のように、塗布装置は、処理室ＰＲと、直動ユニットＤＵと、加工機構４Ａと、塗布機構４Ｂと、観察光学系６と、観察光学系６に接続されたＣＣＤカメラ７と、制御部ＣＵとを備える。処理室ＰＲの内部に、処理対象材である基板５が支持され、基板５に対し加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂ等を用いた処理が行われる。
制御部ＣＵは、加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂの各駆動源を制御すると共に、基板５に対する加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂの相対位置を制御する。また制御部ＣＵは観察光学系６を制御する。観察光学系６は、基板５の塗布位置を観察するためのものである。ＣＣＤカメラ７は、観察光学系６で観察した画像を電気信号に変換する。基板５は、例えば、柔軟性を有する樹脂から成る薄板状である。
本発明の実施形態に係る塗布装置を図１ないし図９Ｃと共に説明する。
＜塗布装置の全体構成＞
図１のように、塗布装置は、処理室ＰＲと、直動ユニットＤＵと、加工機構４Ａと、塗布機構４Ｂと、観察光学系６と、観察光学系６に接続されたＣＣＤカメラ７と、制御部ＣＵとを備える。処理室ＰＲの内部に、処理対象材である基板５が支持され、基板５に対し加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂ等を用いた処理が行われる。
制御部ＣＵは、加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂの各駆動源を制御すると共に、基板５に対する加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂの相対位置を制御する。また制御部ＣＵは観察光学系６を制御する。観察光学系６は、基板５の塗布位置を観察するためのものである。ＣＣＤカメラ７は、観察光学系６で観察した画像を電気信号に変換する。基板５は、例えば、柔軟性を有する樹脂から成る薄板状である。
【0017】
＜直動ユニット＞
処理室ＰＲの内部には、直動ユニットＤＵが設置されている。直動ユニットＤＵは、基板５に対し加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂを直交３軸方向に相対移動するいわゆるＸＹＺステージである。直動ユニットＤＵは、移動駆動用のアクチュエータであるＸ，ＹおよびＺ軸用の直動アクチュエータ１１，１２，１３を有する。各直動アクチュエータ１１，１２，１３は制御部ＣＵにより制御される。処理室ＰＲの底部上に、装置本体の奥行き方向であるＹ軸用の直動アクチュエータ１２が設置されている。
処理室ＰＲの内部には、直動ユニットＤＵが設置されている。直動ユニットＤＵは、基板５に対し加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂを直交３軸方向に相対移動するいわゆるＸＹＺステージである。直動ユニットＤＵは、移動駆動用のアクチュエータであるＸ，ＹおよびＺ軸用の直動アクチュエータ１１，１２，１３を有する。各直動アクチュエータ１１，１２，１３は制御部ＣＵにより制御される。処理室ＰＲの底部上に、装置本体の奥行き方向であるＹ軸用の直動アクチュエータ１２が設置されている。
【0018】
Ｙ軸用の直動アクチュエータ１２は、処理室ＰＲの底部上においてＹ軸方向に沿って延びるガイド部１２ａと、ガイド部１２ａに沿って摺動するＹ軸テーブル２と、駆動部材であるモータ１２ｂと、モータ１２ｂの回転を直線往復動作に変換するボールねじ等の変換機構１２ｃとを有する。Ｙ軸テーブル２の上部には、基板５が支持される。モータ１２ｂにより変換機構１２ｃを動作させることにより、Ｙ軸テーブル２がガイド部１２ａに沿ってＹ軸方向に移動可能になっている。
【0019】
Ｘ軸用の直動アクチュエータ１１は、装置本体の左右方向であるＸ軸方向に沿って延びるガイド部１１ａと、ガイド部１１ａに沿って摺動するＸ軸テーブル１と、駆動部材であるモータ１１ｂと、モータ１１ｂの回転を直線往復動作に変換するボールねじ等の変換機構１１ｃとを有する。処理室ＰＲの底部上に門型の構造体１４が設置され、構造体１４は、Ｙ軸テーブル２をＸ軸方向に跨ぐように架設されている。構造体１４の上部に、前記ガイド部１１ａが設置されている。モータ１１ｂにより変換機構１１ｃを動作させることにより、Ｘ軸テーブル１がガイド部１１ａに沿ってＸ軸方向に移動可能になっている。
【0020】
Ｚ軸用の直動アクチュエータ１３は、Ｘ軸およびＹ軸方向にそれぞれ直交するＺ軸方向（この例では上下方向）に進退する。Ｚ軸用の直動アクチュエータ１３は、Ｘ軸テーブル１に支持される。Ｚ軸用の直動アクチュエータ１３は、Ｚ軸方向に沿って延びるガイド部１３ａと、ガイド部１３ａに沿って摺動するＺ軸テーブル３と、駆動部材であるモータ１３ｂと、モータ１３ｂの回転を直線往復動作に変換するボールねじ等の変換機構１３ｃとを有する。Ｘ軸テーブル１に連結された立板状の連結部１５に、前記ガイド部１３ａが設置されている。モータ１３ｂにより変換機構１３ｃを動作させることにより、出力部となるＺ軸テーブル３がガイド部１３ａに沿ってＺ軸方向に移動可能になっている。Ｚ軸テーブル３には、加工機構４Ａ、塗布機構４Ｂおよび観察光学系６が支持されている。
【0021】
＜加工機構＞
図２に示す加工機構４Ａは、基板５の表面に凹部を加工する。加工機構４Ａは、サーボモータ４１、加工針２４Ａ、加工機構用の駆動力変換機構部１６Ａおよび架台１７を含む。図１のＺ軸テーブル３に、図３Ｂの架台１７を介してサーボモータ４１が支持されている。サーボモータ４１は、後述する加工針２４Ａを、図２の基板５の表面に対し垂直な方向に駆動するための駆動源である。サーボモータ４１はＺ軸方向に延び且つＺ軸心回りに回転する回転軸４１ａを有する。前記架台１７に、サーボモータ４１、駆動力変換機構部１６Ａおよび加工針２４Ａが支持される。
図２に示す加工機構４Ａは、基板５の表面に凹部を加工する。加工機構４Ａは、サーボモータ４１、加工針２４Ａ、加工機構用の駆動力変換機構部１６Ａおよび架台１７を含む。図１のＺ軸テーブル３に、図３Ｂの架台１７を介してサーボモータ４１が支持されている。サーボモータ４１は、後述する加工針２４Ａを、図２の基板５の表面に対し垂直な方向に駆動するための駆動源である。サーボモータ４１はＺ軸方向に延び且つＺ軸心回りに回転する回転軸４１ａを有する。前記架台１７に、サーボモータ４１、駆動力変換機構部１６Ａおよび加工針２４Ａが支持される。
【0022】
＜駆動力変換機構について＞
図３Ａのように、駆動力変換機構部１６Ａは、サーボモータ４１の回転駆動力を、基板５の表面に対し垂直な方向であるＺ軸方向の力に変換する機構部である。駆動力変換機構部１６Ａは、カム４３、軸受４４、カム連結板４５、可動部４６、加工針ホルダ固定部４７Ａ、加工針ホルダ収納部４８Ａおよび加工針ホルダ２０Ａを有する。サーボモータ４１の回転軸４１ａにはカム４３が連結され、カム４３は回転軸４１ａを中心に回転可能である。カム４３は、中心部４３ａと、フランジ部４３ｂとを含む。
図３Ａのように、駆動力変換機構部１６Ａは、サーボモータ４１の回転駆動力を、基板５の表面に対し垂直な方向であるＺ軸方向の力に変換する機構部である。駆動力変換機構部１６Ａは、カム４３、軸受４４、カム連結板４５、可動部４６、加工針ホルダ固定部４７Ａ、加工針ホルダ収納部４８Ａおよび加工針ホルダ２０Ａを有する。サーボモータ４１の回転軸４１ａにはカム４３が連結され、カム４３は回転軸４１ａを中心に回転可能である。カム４３は、中心部４３ａと、フランジ部４３ｂとを含む。
【0023】
中心部４３ａは、回転軸４１ａの先端部に同軸に連結された中空円筒状の部材である。中心部４３ａにおけるＺ軸方向下端部に、フランジ部４３ｂが設けられている。図４Ａのように、フランジ部４３ｂの上面はカム面６１となっている。カム面６１は、中心部４３ａの外周に沿って円環状に形成され、フランジ部４３ｂの底面からの距離が変動するようにスロープ状に形成されている。具体的には、図４Ｂのように、カム面６１は、上端フラット領域６２と、下端フラット領域６３と、スロープ部Ｓｐとを含む。
【0024】
カム面６１のうち上端フラット領域６２は、フランジ部４３ｂ（図４Ａ）の底面からの距離が最も大きい領域である。下端フラット領域６３は、円周方向に間隔を隔てて設けられ、フランジ部４３ｂ（図４Ａ）の底面からの距離が最も小さい領域である。スロープ部Ｓｐは、上端フラット領域６２と下端フラット領域６３との間を接続するスロープ状である。図３Ｂのように、カム４３のカム面６１に、軸受４４の外輪外周面が接する。
【0025】
架台１７には、Ｚ軸方向に延びるリニアガイド４９が設置されている。リニアガイド４９に、可動部４６、加工針ホルダ固定部４７Ａおよび加工針ホルダ収納部４８ＡがＺ軸方向に移動可能に支持されている。可動部４６に、Ｚ軸方向に延びるカム連結板４５の基端部が固定されている。図３Ａのように、カム連結板４５の先端部には、軸受４４がＸ軸方向の回転軸心回りに回転自在に支持されている。
【0026】
可動部４６には、加工針ホルダ固定部４７Ａおよび加工針ホルダ収納部４８Ａが連結されている。加工針ホルダ収納部４８Ａに、加工針ホルダ２０Ａの大部分が収納されている。加工針２４Ａは、加工針ホルダ２０Ａの下面において同加工針ホルダ２０ＡからＺ軸方向に突出するように配置されている。加工針２４Ａは、基板５の表面に対し垂直な方向つまりＺ軸方向に移動可能である。
【0027】
図３Ｂのように、可動部４６に第１の固定ピン５２が設けられ、架台１７に第２の固定ピン５１が設けられている。第１，第２の固定ピン５２，５１間に、引張りコイルばねから成るバネ５０が設けられている。可動部４６は、バネ５０によりＺ軸方向下方に向けた引張り力を受けた状態になっている。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。したがって、軸受４４は、バネ５０の引張り力によって、カム４３のカム面６１に押圧された状態を維持する。
【0028】
＜加工機構の動作について＞
加工機構４Ａにおいて、サーボモータ４１を駆動することにより回転軸４１ａを回転させてカム４３を回転させる。これによりカム４３のカム面６１は、Ｚ軸方向における高さが変化する。このためカム面６１に接触している軸受４４は、サーボモータ４１の回転に応じて、Ｚ軸方向における位置が変動する。軸受４４のＺ軸方向での位置変動に応じて、可動部４６、加工針ホルダ固定部４７Ａおよび加工針ホルダ収納部４８ＡがＺ軸方向に移動する。この結果、加工針ホルダ収納部４８Ａに保持されている加工針ホルダ２０ＡもＺ軸方向に移動するので、加工針ホルダ２０Ａに設けられた加工針２４Ａを、Ｚ軸方向に変化させることができる。したがって、加工機構４Ａにより基板５の表面に凹部を加工し得る。
加工機構４Ａにおいて、サーボモータ４１を駆動することにより回転軸４１ａを回転させてカム４３を回転させる。これによりカム４３のカム面６１は、Ｚ軸方向における高さが変化する。このためカム面６１に接触している軸受４４は、サーボモータ４１の回転に応じて、Ｚ軸方向における位置が変動する。軸受４４のＺ軸方向での位置変動に応じて、可動部４６、加工針ホルダ固定部４７Ａおよび加工針ホルダ収納部４８ＡがＺ軸方向に移動する。この結果、加工針ホルダ収納部４８Ａに保持されている加工針ホルダ２０ＡもＺ軸方向に移動するので、加工針ホルダ２０Ａに設けられた加工針２４Ａを、Ｚ軸方向に変化させることができる。したがって、加工機構４Ａにより基板５の表面に凹部を加工し得る。
【0029】
＜塗布機構＞
図２のように、塗布機構４Ｂは、加工機構４Ａにより加工された凹部に塗布材料７０を転写する。塗布材料７０として、例えば、透明な材料が採用される。塗布機構４Ｂは、塗布針２４ＢをＺ軸方向に駆動するための駆動源であるサーボモータ４１、塗布針２４Ｂ、塗布機構用の駆動力変換機構部１６Ｂおよび架台１７を含む。塗布機構用の駆動力変換機構部１６Ｂは、塗布材料容器２１を備えている以外、加工機構用の駆動力変換機構部１６Ａと同様の構成である。したがって、塗布機構用の駆動力変換機構部１６Ｂにつき、加工機構用の駆動力変換機構部１６Ａと同一の構成部品には同一の符号を付し重複する説明を適宜省略する。
図２のように、塗布機構４Ｂは、加工機構４Ａにより加工された凹部に塗布材料７０を転写する。塗布材料７０として、例えば、透明な材料が採用される。塗布機構４Ｂは、塗布針２４ＢをＺ軸方向に駆動するための駆動源であるサーボモータ４１、塗布針２４Ｂ、塗布機構用の駆動力変換機構部１６Ｂおよび架台１７を含む。塗布機構用の駆動力変換機構部１６Ｂは、塗布材料容器２１を備えている以外、加工機構用の駆動力変換機構部１６Ａと同様の構成である。したがって、塗布機構用の駆動力変換機構部１６Ｂにつき、加工機構用の駆動力変換機構部１６Ａと同一の構成部品には同一の符号を付し重複する説明を適宜省略する。
【0030】
図５Ａのように、塗布機構用の駆動力変換機構部１６Ｂは、カム４３、軸受４４、カム連結板４５、可動部４６、塗布針ホルダ固定部４７Ｂ、塗布針ホルダ収納部４８Ｂ、塗布針ホルダ２０Ｂおよび塗布材料容器２１を有する。駆動力変換機構部１６Ｂの架台１７には、図５Ｂのリニアガイド４９が設置されている。リニアガイド４９に、可動部４６、塗布針ホルダ固定部４７Ｂおよび塗布針ホルダ収納部４８ＢがＺ軸方向に移動可能に支持されている。塗布針ホルダ固定部４７Ｂ、塗布針ホルダ収納部４８Ｂおよび塗布針ホルダ２０Ｂは、図３Ａの加工針ホルダ固定部４７Ａ、加工針ホルダ収納部４８Ａおよび加工針ホルダ２０Ａと同様の機能を有する。
【0031】
図５Ｂのように、架台１７のＺ軸方向下端部には、塗布材料容器２１が支持されている。塗布針ホルダ２０Ｂに対しＺ軸方向下方に所定間隔を隔てて塗布材料容器２１が配置され、塗布針２４Ｂは、塗布材料容器２１に挿入された状態で保持されている。前記架台１７に、サーボモータ４１、駆動力変換機構部１６Ｂおよび塗布針２４Ｂが支持される。
【0032】
図６Ａのように、塗布材料容器２１は、塗布材料７０を貯留し塗布針２４Ｂを塗布材料７０内に浸漬させる。図６Ｂのように、塗布材料容器２１の底部には、塗布材料７０に浸漬された塗布針２４Ｂの先端部２４Ｂａが突出可能な貫通孔２１ａが設けられている。図１の制御部ＣＵは、図５Ａに示す塗布材料容器２１の貫通孔２１ａから塗布針２４Ｂの先端部２４Ｂａ（図６Ｂ）を突出させるように、サーボモータ４１を制御する。塗布針２４Ｂは、基板５の表面に対し垂直な方向であるＺ軸方向に移動可能である。図８Ａに示す塗布針２４Ｂの先端部の直径Ｄ１は、図７Ａに示す加工針２４Ａの先端部の直径Ｄ２よりも小径に設定されている。
【0033】
＜塗布機構の動作について＞
図３Ａの加工機構４Ａにより基板５の表面に凹部を加工した後、図５Ｂの塗布機構４Ｂにおいて、サーボモータ４１を駆動することにより回転軸４１ａを回転させてカム４３を回転させる。カム面６１に接触している軸受４４は、サーボモータ４１の回転に応じて、Ｚ軸方向における位置が変動する。軸受４４のＺ軸方向での位置変動に応じて、可動部４６、塗布針ホルダ固定部４７Ｂおよび塗布針ホルダ収納部４８ＢがＺ軸方向に移動する。この結果、塗布針ホルダ収納部４８Ｂに保持されている塗布針ホルダ２０ＢもＺ軸方向に移動するので、塗布針ホルダ２０Ｂに設けられた塗布針２４Ｂを、Ｚ軸方向に変化させることができる。
図３Ａの加工機構４Ａにより基板５の表面に凹部を加工した後、図５Ｂの塗布機構４Ｂにおいて、サーボモータ４１を駆動することにより回転軸４１ａを回転させてカム４３を回転させる。カム面６１に接触している軸受４４は、サーボモータ４１の回転に応じて、Ｚ軸方向における位置が変動する。軸受４４のＺ軸方向での位置変動に応じて、可動部４６、塗布針ホルダ固定部４７Ｂおよび塗布針ホルダ収納部４８ＢがＺ軸方向に移動する。この結果、塗布針ホルダ収納部４８Ｂに保持されている塗布針ホルダ２０ＢもＺ軸方向に移動するので、塗布針ホルダ２０Ｂに設けられた塗布針２４Ｂを、Ｚ軸方向に変化させることができる。
【0034】
具体的には、図４Ｂに示すカム面６１の上端フラット領域６２に、図５Ｂの軸受４４が接している場合には、図６Ａのように、塗布針２４Ｂが上端位置に配置される。このとき、塗布針２４Ｂの先端部は、塗布材料容器２１内に保持されている塗布材料７０内に浸漬された状態になっている。
【0035】
次に、図５Ａのサーボモータ４１が回転軸４１ａを回転させることにより、カム４３が回転する。図４Ｂに示すカム面６１の下端フラット領域６３が、図５Ｂの軸受４４に接する位置に到達した場合には、図６Ｂのように、塗布針２４Ｂは、塗布材料容器２１の底部に形成された貫通孔２１ａを通り塗布材料容器２１の底面からＺ軸方向下向きに突出した状態になる。このとき突出した塗布針２４Ｂの表面には、塗布材料７０の一部が付着した状態となっている。
【0036】
そして、図１のＺ軸テーブル３が塗布機構４Ｂを基板５側に移動させる。これにより、図８Ｂのように、基板５の凹部５ａに塗布針２４Ｂの先端部が接触して、塗布材料７０（図６Ｂ）を基板５の表面の凹部５ａに塗布し得る。図１のＺ軸テーブル３を先に移動させた後に、図２のサーボモータ４１を駆動させてよいし、図１のＺ軸テーブル３と図２のサーボモータ４１との動作を略同時に実施してもよい。
このように塗布機構４Ｂでは、サーボモータ４１の回転運動を塗布針２４ＢのＺ軸方向における運動（上下運動）に変換し得る。このような構成とすることにより、塗布針２４Ｂを迅速かつ正確にＺ軸方向に移動させ得る。
このように塗布機構４Ｂでは、サーボモータ４１の回転運動を塗布針２４ＢのＺ軸方向における運動（上下運動）に変換し得る。このような構成とすることにより、塗布針２４Ｂを迅速かつ正確にＺ軸方向に移動させ得る。
【0037】
＜制御部＞
図１のように、制御部ＣＵは、制御用コンピュータ１０と、操作パネル８と、モニタ９とを含む。制御用コンピュータ１０は、直動ユニットＤＵ、観察光学系６、加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂを制御する。制御用コンピュータ１０、操作パネル８およびモニタ９は、処理室ＰＲの外部に設置されている。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。モニタ９は、ＣＣＤカメラ７で変換された画像データ、および制御用コンピュータ１０からの出力データを表示する。
図１のように、制御部ＣＵは、制御用コンピュータ１０と、操作パネル８と、モニタ９とを含む。制御用コンピュータ１０は、直動ユニットＤＵ、観察光学系６、加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂを制御する。制御用コンピュータ１０、操作パネル８およびモニタ９は、処理室ＰＲの外部に設置されている。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。モニタ９は、ＣＣＤカメラ７で変換された画像データ、および制御用コンピュータ１０からの出力データを表示する。
【0038】
＜塗布方法について＞
以上説明した塗布装置を用いた塗布方法は、図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃのように、処理対象材である基板５の表面に凹部５ａを加工する加工工程と、図８Ａ，図８Ｂのように、加工工程で加工された凹部５ａに塗布材料を転写する転写工程とを含む。
加工工程では、図７Ａのように、最初に、加工針２４Ａを用いて凹部を形成する。加工針２４Ａを基板５の真上に位置決めし、図７Ｂのように、加工針２４Ａを下降する。この際、加工針２４Ａの先端位置Ｚ１は、基板５の接触位置ＺｔよりもさらにΔＺだけ下降させる。この下降動作により、図７Ｃのように、基板５に凹部５ａが形成される。この凹部５ａの深さをＤとする。
以上説明した塗布装置を用いた塗布方法は、図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃのように、処理対象材である基板５の表面に凹部５ａを加工する加工工程と、図８Ａ，図８Ｂのように、加工工程で加工された凹部５ａに塗布材料を転写する転写工程とを含む。
加工工程では、図７Ａのように、最初に、加工針２４Ａを用いて凹部を形成する。加工針２４Ａを基板５の真上に位置決めし、図７Ｂのように、加工針２４Ａを下降する。この際、加工針２４Ａの先端位置Ｚ１は、基板５の接触位置ＺｔよりもさらにΔＺだけ下降させる。この下降動作により、図７Ｃのように、基板５に凹部５ａが形成される。この凹部５ａの深さをＤとする。
【0039】
次の転写工程では、図８Ａのように、塗布針２４Ｂを用いて凹部５ａの底面Ｓに塗布材料を塗布する。塗布針２４Ｂを基板５の真上に位置決めし、図８Ｂのように、塗布針２４Ｂを下降する。ここで塗布針２４Ｂの先端位置Ｚ２は、基板５の接触位置Ｚｔに凹部５ａの深さＤを加えた（Ｚｔ＋Ｄ）になるように位置決めする。
図７Ｂ，図７Ｃに示す加工針２４Ａの下降距離ΔＺと凹部５ａの深さＤとの関係は、予め実験的に求めておく。また加工針２４Ａと塗布針２４Ｂ（図８Ｂ）の針先端の相対位置関係は予め計測しておく。
図７Ｂ，図７Ｃに示す加工針２４Ａの下降距離ΔＺと凹部５ａの深さＤとの関係は、予め実験的に求めておく。また加工針２４Ａと塗布針２４Ｂ（図８Ｂ）の針先端の相対位置関係は予め計測しておく。
【0040】
＜凹部とその周辺との判別方法＞
図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃを用いて凹部の底面とその周辺との判別方法を説明する。図９Ｂは、凹部５ａを図９Ａに示すＺ軸方向一方Ｚａから見た図である。
凹部５ａの壁面５ａａでは、図１の観察光学系６における図示外の照明装置から基板５に照射した光は散乱し、観察光学系６に戻ってこない。このため図９Ｂのように、凹部の壁面５ａａは、周囲と比較して暗くなりリング状のようになる。
図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃを用いて凹部の底面とその周辺との判別方法を説明する。図９Ｂは、凹部５ａを図９Ａに示すＺ軸方向一方Ｚａから見た図である。
凹部５ａの壁面５ａａでは、図１の観察光学系６における図示外の照明装置から基板５に照射した光は散乱し、観察光学系６に戻ってこない。このため図９Ｂのように、凹部の壁面５ａａは、周囲と比較して暗くなりリング状のようになる。
【0041】
このリング状の部分を画像処理で抽出することにより、塗布位置を検出することができる。具体的には、図９Ａに示す凹部５ａを図１のＣＣＤカメラ７で撮像し、撮像した画像を制御用コンピュータ１０で処理する。処理内容は、撮像した画像をその輝度で２値化処理し、リング状の部分を抽出する。図９Ｃに抽出結果を示す。白の部分１８が凹部壁面を示す。白の部分１８の中心位置を塗布位置とする。このように図１の制御部ＣＵは、凹部を撮像した画像に基づいて、凹部の位置情報を検出し得る。
【0042】
凹部の判定方法は、必ずしも２値化処理を用いる必要はない。例えば、図９Ａに示す凹部５ａの底面Ｓと基板表面との高さ（つまり凹部５ａの底面Ｓの深さ）を測定し、３次元座標データを利用して凹部５ａのＸＹ軸方向の位置情報を検出してもよい。前記３次元座標データは、例えば、画像を高さ方向に走査して各画素のピント位置を検出する方法、または図示外の距離センサを用いて測定する方法を適用し得る。前記距離センサは、図１の観察光学系６等と共にＺ軸テーブル３に支持される。このように制御部ＣＵは、凹部の底面の深さに基づいて、凹部の位置情報を検出し得る。
【0043】
＜作用効果＞
以上説明した塗布装置によれば、基板５の表面に図９Ａの凹部５ａを加工しこの凹部５ａに塗布材料７０（図６Ｂ）を転写する。凹部５ａの壁面５ａａを境界線として確認できるため、塗布材料を塗布した箇所を容易に見つけることができる。前記箇所に追加の加工または修正等を行う場合にも、凹部５ａから容易に特定の箇所を見つけることができるため、塗布ユニットを用いた従来構造よりも作業効率が向上する。前記のように凹部５ａを容易に確認できるため、特別な観察光学系を用いた従来構造等よりもコスト低減を図れる。
以上説明した塗布装置によれば、基板５の表面に図９Ａの凹部５ａを加工しこの凹部５ａに塗布材料７０（図６Ｂ）を転写する。凹部５ａの壁面５ａａを境界線として確認できるため、塗布材料を塗布した箇所を容易に見つけることができる。前記箇所に追加の加工または修正等を行う場合にも、凹部５ａから容易に特定の箇所を見つけることができるため、塗布ユニットを用いた従来構造よりも作業効率が向上する。前記のように凹部５ａを容易に確認できるため、特別な観察光学系を用いた従来構造等よりもコスト低減を図れる。
【0044】
基板５の凹部底面Ｓに、図６Ｂのように、塗布針２４Ｂの先端部２４Ｂａを接触させて塗布材料７０を転写し得るため、転写量を一定にすることができる。これにより製造品質の向上を図れる。塗布針２４Ｂの先端部２４Ｂａの直径は、図７Ａに示す加工針２４Ａの先端部の直径よりも小径に設定されているため、図８Ａの塗布針２４Ｂの先端部を凹部底面Ｓに確実に接触させることができる。
図１の制御部ＣＵは、図９Ａの凹部５ａを撮像した画像または前記凹部５ａの底面Ｓの深さに基づいて、凹部５ａの位置情報を検出する。このため、基板５の平面視における、凹部５ａの位置情報（ＸＹ軸座標）をより確実に且つ精度よく検出し得る。
図１のように、基板５に対し加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂを直交３軸方向に相対移動する直動ユニットＤＵを備えている。このため、基板５に対し、加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂを直動ユニットＤＵにより直交３軸方向に相対移動させ、凹部の加工および塗布材料の転写を連続的に行うことが可能となる。これにより作業効率の向上をさらに図ることが可能となる。
図１の制御部ＣＵは、図９Ａの凹部５ａを撮像した画像または前記凹部５ａの底面Ｓの深さに基づいて、凹部５ａの位置情報を検出する。このため、基板５の平面視における、凹部５ａの位置情報（ＸＹ軸座標）をより確実に且つ精度よく検出し得る。
図１のように、基板５に対し加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂを直交３軸方向に相対移動する直動ユニットＤＵを備えている。このため、基板５に対し、加工機構４Ａおよび塗布機構４Ｂを直動ユニットＤＵにより直交３軸方向に相対移動させ、凹部の加工および塗布材料の転写を連続的に行うことが可能となる。これにより作業効率の向上をさらに図ることが可能となる。
【0045】
塗布機構４Ｂは、図２の塗布材料容器２１を備えている以外、加工機構４Ａと同様の構成である。このため、複数の塗布機構４Ｂを備えた既存の塗布装置のうち、いずれか１つの塗布機構の塗布材料容器２１を除外して加工機構４Ａに容易に改変することが可能となる。したがって、塗布装置の製造コストを低減することができる。なお複数の塗布機構を備えた既存の塗布装置のうち、いずれか１つの塗布機構において、塗布材料容器２１に塗布材料を貯留せずに加工機構として取り扱うようにしてもよい。
【0046】
＜他の実施形態について＞
用途によっては、観察光学系およびＣＣＤカメラを除外した塗布装置とし、例えば、処理対象材の塗布位置を目視により観察してもよい。
処理対象材は、ゴム、紙および多孔質材等の柔軟性を有するものであってもよく、ガラスまたはウェハ等の硬いものであってもよい。
塗布材料として、透明以外の塗布材料を適用してもよい。
塗布針の先端部と加工針の先端部とを同径にしてもよい。
用途によっては、観察光学系およびＣＣＤカメラを除外した塗布装置とし、例えば、処理対象材の塗布位置を目視により観察してもよい。
処理対象材は、ゴム、紙および多孔質材等の柔軟性を有するものであってもよく、ガラスまたはウェハ等の硬いものであってもよい。
塗布材料として、透明以外の塗布材料を適用してもよい。
塗布針の先端部と加工針の先端部とを同径にしてもよい。
【0047】
＜参考提案例＞
処理対象材に対するコンタミネーションの問題を解決できる場合、加工機構と塗布機構とを兼用することも可能である。この塗布装置は、以下のように記載される。
処理対象材の表面に凹部を加工し加工された前記凹部に塗布材料を転写する塗布機構と、
前記塗布機構の駆動源を制御すると共に、前記処理対象材に対する前記塗布機構の相対位置を制御する制御部と、を備えた塗布装置。
この塗布装置によると、加工機構と塗布機構とを兼用できる分、前述の実施形態よりも部品点数を低減し、装置全体のコンパクト化を図れると共に製造コストの低減を図れる。
処理対象材に対するコンタミネーションの問題を解決できる場合、加工機構と塗布機構とを兼用することも可能である。この塗布装置は、以下のように記載される。
処理対象材の表面に凹部を加工し加工された前記凹部に塗布材料を転写する塗布機構と、
前記塗布機構の駆動源を制御すると共に、前記処理対象材に対する前記塗布機構の相対位置を制御する制御部と、を備えた塗布装置。
この塗布装置によると、加工機構と塗布機構とを兼用できる分、前述の実施形態よりも部品点数を低減し、装置全体のコンパクト化を図れると共に製造コストの低減を図れる。
【0048】
以上、本発明の実施形態を説明したが、今回開示された実施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。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】
【0049】
４Ａ…加工機構、４Ｂ…塗布機構、５…基板（処理対象材）、５ａ…凹部、１７…架台、２１…塗布材料容器、２１ａ…貫通孔、２４Ａ…加工針、２４Ｂ…塗布針、４１…サーボモータ（駆動源）、７０…塗布材料、ＣＵ…制御部、ＤＵ…直動ユニット
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図9C】