(57)【要約】  液体吐出ノズル（１１）と、ノズル位置調整機構（３５）と、対物光学系（２１）を含む観察用光学ユニット（２０）と、制御部（４０）とを備える液体吐出装置（１）において、焦点位置調整機構（３２）によって対物光学系（２１）を光軸方向に移動させ、液体吐出ノズル（１１）の先端（Ｆ０）あるいはその鏡像（Ｆ１）に対する第１の焦点合わせ動作と、液体吐出ノズル（１１）に対向配置された基板（２）の表面（Ｆ２）に対する第２の焦点合わせ動作を行い、得られた焦点位置に基づき、ノズル先端（１１ａ）と基板表面との距離（Ｄ）を算出し、ノズル位置調整機構（３５）により適正なギャップとなるよう液体吐出ノズル（１１）の位置調整を行うものである。  当該構成により、ノズル先端と基板表面との距離を正確に算出でき、また観察用光学ユニットの焦点を基板の表面に合わせることができる。
2012140689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体材料を吐出するためのノズルを備える液体吐出機構と、
前記ノズルの先端に対向配置された吐出対象物を拡大観察するための対物光学系と、
当該対物光学系から得られる光学像を表示するための表示手段と、
前記対物光学系の焦点位置を調整するための焦点位置調整機構と、
前記対物光学系に対して、少なくとも前記対物光学系の光軸方向に前記ノズルを相対移動させるためのノズル位置調整機構と、
前記液体吐出機構、前記焦点位置調整機構、および前記ノズル位置調整機構を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記対物光学系の焦点位置を前記ノズルの先端あるいはその鏡像に合わせる第１の焦点合わせ動作、および、前記対物光学系の焦点位置を前記吐出対象物の表面に合わせる第２の焦点合わせ動作を行い、
前記第１および第２の各焦点合わせ動作の実施結果に基づき、前記ノズルの先端と前記吐出対象物の表面との距離を算出することを特徴とする観察用光学系付き液体吐出装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記吐出ノズルの先端に対向配置されたミラーに映った前記ノズルの先端の鏡像に前記対物光学系の焦点位置を合わせる前記第１の焦点合わせ動作、および、前記第２の焦点合わせ動作を行うと共に、
前記ミラーの表面に形成された所定のパターンに前記対物光学系の焦点位置を合わせる第３の焦点合わせ動作を行い、
前記第１、第２、第３の各焦点合わせ動作の実施結果に基づき、前記ノズルの先端と前記吐出対象物の表面との距離を算出することを特徴とする観察用光学系付き液体吐出装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記ノズルおよび前記対物光学系が同軸状に配置されていることを特徴とする観察用光学系付き液体吐出装置。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記ノズル位置調整機構は、前記対物光学系の光軸と直交する平面上の任意の方向に、前記ノズルを移動可能に構成されていることを特徴とする観察用光学系付き液体吐出装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかの項において、
前記液体吐出機構は、前記ノズルの先端開口内の液体にパルス電圧を印加するための電圧印加手段と、前記吐出対象物の背面側に配置した対向電極とを備え、
前記電圧印加手段により、前記ノズルの先端開口内の液体を帯電させて前記対向電極に向かう静電吸引力を発生させ、当該静電吸引力により、前記ノズルの先端開口から液体を吐出させることを特徴とする観察用光学系付き液体吐出装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかの項において、
前記吐出対象物に対して、照明光、測定光、プロセス光の少なくともいずれかを照射するための照射手段を有し、
当該照射手段は、前記対物光学系の光路を利用して照射を行うことを特徴とする観察用光学系付き液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出対象物の表面に液体材料を吐出するための液体吐出ノズルを有する液体吐出装置に関し、特に、吐出状況を拡大観察しながら微少量の液体材料を精度良く吐出するのに適した液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル用のカラーフィルタ基板や集積回路用の半導体基板は、その表面に微細な電極パターンや配線パターンが形成されている。このような基板は、製造時にパターンに欠損が生じることがある。欠損箇所がある基板は不良品となり、歩留まり低下の原因となってしまう。そこで、欠損箇所を補修することによって不良品を削減することが提案されている。特許文献１には、このような補修作業を行うための欠陥修正装置が開示されている。【０００３】
特許文献１の欠陥修正装置は、基板を載せるステージと、ステージ上の基板に対向配置された対物光学系と、補修材料を吐出するための吐出ノズルを備えている。吐出ノズルは対物光学系の光軸に沿って配置されており、対物光学系を構成する凸面反射鏡と凹面反射鏡の中心部を貫通して延びている。基板表面に形成されたレジストパターンの欠陥を補修するときには、基板を載せたステージを水平方向に移動させ、補修箇所を吐出ノズルの真下に位置決めする。これにより、補修箇所を中心とする観察像が対物光学系から得られるようになるため、得られた画像をモニタに表示して補修箇所の拡大画像を確認しながら補修材料を吐出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７０６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の構成では、対物光学系と吐出ノズルが一体になっており、これらをステージに対して上下動させるための機構は設けられていない。従って、吐出ノズルの交換や、基板の厚さ変更などがあった場合には、ノズル先端と基板表面との距離（ギャップ）が変化してしまう。吐出ノズルからの液体材料の吐出精度はギャップの影響を受けるため、ギャップが変動することによって吐出精度が低下するおそれがある。特に、微少量の液体を吐出する吐出機構ではギャップの適正値は数十μｍ程度とされるため、わずかなギャップ変動でも吐出精度が低下してしまうおそれがある。また、基板表面の位置が変わると、基板表面のパターンに焦点が合わなくなって鮮明な観察像を得られなくなり、作業性が低下するおそれがある。【０００６】
また、特許文献１の構成では、基板を載せたステージの水平移動によって補修箇所の真上に吐出ノズルを位置決めすることはできるものの、対物光学系と吐出ノズルが一体になっているため、吐出ノズルだけを視野内で自由に動かすことができない。従って、複数個所の補修を行ったり、連続した欠陥箇所をノズルを動かしながら補修を行う場合の作業性が良好とはいえない。特許文献１の構成において吐出ノズルを対物光学系に対して水平方向に相対移動可能にするためには、対物光学系の欠損箇所を大きくしなければならないため、観察像が暗くなってしまう。【０００７】
本発明の課題は、この点に鑑みて、液体吐出ノズルおよびその吐出状況を拡大観察するための観察用光学系を備える液体吐出装置において、液体吐出ノズルの先端と吐出対象物との距離（ギャップ）を正確に検出して調整することが可能な構成を提案することにある。【０００８】
また、本発明の他の課題は、上記の液体吐出装置において、観察用光学系による観察視野内の任意の位置にノズルを自由に動かして液体材料を吐出することが可能な構成を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の観察用光学系付き液体吐出装置は、
液体材料を吐出するためのノズルを備える液体吐出機構と、
前記ノズルの先端に対向配置された吐出対象物を拡大観察するための対物光学系と、
当該対物光学系から得られる光学像を表示するための表示手段と、
前記対物光学系の焦点位置を調整するための焦点位置調整機構と、
前記対物光学系に対して、少なくとも前記対物光学系の光軸方向に前記ノズルを相対移動させるためのノズル位置調整機構と、
前記液体吐出機構、前記焦点位置調整機構、および前記ノズル位置調整機構を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記対物光学系の焦点位置を前記ノズルの先端あるいはその鏡像に合わせる第１の焦点合わせ動作、および、前記対物光学系の焦点位置を前記吐出対象物の表面に合わせる第２の焦点合わせ動作を行い、
前記第１および第２の各焦点合わせ動作の実施結果に基づき、前記ノズルの先端と前記吐出対象物の表面との距離を算出することを特徴としている。【００１０】
本発明は、このように、対物光学系の焦点位置を調整できるため、吐出対象物に焦点が合った鮮明な観察像を得ることができる。また、対物光学系の光軸方向にノズルを移動させることができるため、吐出対象物の表面とノズルの先端との距離（ギャップ）を調整でき、ギャップが変化した場合にはノズルの位置調整によって最適なギャップの状態にしてから吐出を行うことができる。【００１１】
特に、本発明では、対物光学系の焦点位置調整機構を利用して、吐出対象物の表面およびノズルの先端のそれぞれに対する焦点合わせを行い、その実施結果（各焦点合わせ動作の完了時の焦点位置あるいはこれに対応する対物光学系の各部の位置、もしくは、これらの位置に換算可能な焦点位置調整機構の駆動量など）に基づき、吐出対象物の表面とノズルの先端との距離を算出する。このようにすると、吐出対象物の表面とノズルの先端との距離を正確に算出できるため、最適なギャップを正確に実現できる。従って、焦点の合った観察像を見ながら精度良く吐出作業を行うことができる。【００１２】
この場合に、前記吐出ノズルの先端に対向配置されたミラーに映った前記ノズルの先端の鏡像に前記対物光学系の焦点位置を合わせる前記第１の焦点合わせ動作、および、前記第２の焦点合わせ動作を行うと共に、前記ミラーの表面に形成された所定のパターンに前記対物光学系の焦点位置を合わせる第３の焦点合わせ動作を行い、前記第１、第２、第３の各焦点合わせ動作の実施結果に基づき、前記ノズルの先端と前記吐出対象物の表面との距離を算出することもできる。ノズルの先端位置をミラーに映った鏡像に基づいて把握しようとする場合には、ミラー表面の位置（吐出対象物の表面に対する相対位置）を予め把握しておくか、あるいは、何らかの方法でこの位置を算出する必要がある。本発明では、上記のような第３の焦点合わせ動作（ミラーの表面に形成したパターンに対する焦点合わせ）を行っているため、その実施結果と第１の焦点合わせ動作の実施結果を用いることにより、ノズルの先端からミラーの表面までの距離を算出できる。従って、ミラー表面の位置が不明であっても、吐出対象物の表面とノズルの先端との距離を算出できる。【００１３】
ここで、前記ノズルおよび前記対物光学系を同軸状に配置した場合には、ノズルを中心とした観察像を得ることができ、吐出状況を観察しやすくなる。【００１４】
あるいは、前記ノズル位置調整機構は、前記対物光学系の光軸と直交する平面上の任意の方向に、前記ノズルを移動可能に構成されていることが望ましい。このようにすると、観察視野範囲を固定にしたままで、吐出ノズルだけを視野内で自由に動かすことができる。このため、複数個所に吐出を行ったり、ノズルを動かしながら連続して吐出を行う場合などの作業性を高めることができる。また、視野内から吐出ノズルを退避させることも可能になるため、吐出箇所（基板上の配線パターンの欠陥箇所など）の観察や焦点合わせが容易になる。更に、ノズルの水平位置を連続的に、あるいは、微小ピッチで調整できるように構成した場合には、吐出対象物の水平位置を微調整する必要がない。従って、吐出対象物を載せるステージ（ワーク台）に高精度な位置調整機構を設ける必要がなく、低コストなステージを用いることができる。よって、高精度な吐出作業を行うための装置コストを削減できる。【００１５】
本発明において、前記液体吐出機構は、前記ノズルの先端開口内の液体にパルス電圧を印加するための電圧印加手段と、前記吐出対象物の背面側に配置した対向電極とを備え、前記電圧印加手段により、前記ノズルの先端開口内の液体を帯電させて前記対向電極に向かう静電吸引力を発生させ、当該静電吸引力により、前記ノズルの先端開口から液体を吐出させる構成であることが望ましい。このように、液体吐出機構として静電吐出機構を用いた場合には、通常のインクジェット式の吐出機構と比べて吐出ノズル部分を小型化できるため、対物レンズと吐出対象物との間のスペースが狭い場合においても、このスペースに吐出ノズル部分を収めることが可能となる。【００１６】
また、本発明において、前記吐出対象物に対して、照明光、測定光、プロセス光の少なくともいずれかを照射するための照射手段を有し、当該照射手段は、前記対物光学系の光路を利用して照射を行うことができる。このようにすると、吐出箇所に対物光学系から照明光、測定光、プロセス光を必要に応じて照射でき、これらをミックスして照射することもできるため、吐出状況を十分な明るさで観察でき、作業性が向上する。また、液体材料を乾燥あるいは硬化させる処理や、オートフォーカス光による焦点合わせを行うこともできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、対物光学系の焦点位置を調整できるため、吐出対象物に焦点が合った鮮明な観察像を得ることができる。また、対物光学系の光軸方向にノズルを移動させることができるため、吐出対象物の表面とノズルの先端との距離（ギャップ）を調整でき、ギャップが変化した場合にはノズルの位置調整によって最適なギャップの状態にしてから吐出を行うことができる。特に、対物光学系の焦点位置調整機構を利用して、吐出対象物の表面とノズルの先端との距離を正確に算出できるため、最適なギャップを正確に実現できる。従って、焦点の合った観察像を見ながら精度良く吐出作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用した液体吐出装置の主要部分の概略構成図である。
【図２】液体吐出装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】ギャップ測定方法の説明図である。
【図４】改変例の同軸光学系付きノズルユニットの説明図である。
【図５】改変例のギャップ測定方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した液体吐出装置の実施形態を説明する。
【００２０】
（全体構成）
図１は本発明を適用した液体吐出装置の主要部分の概略構成図である。液体吐出装置１は、カラーフィルタ基板や半導体基板などの基板２（吐出対象物）の表面に形成した配線パターン等の欠陥を補修するために用いられるものであり、液体状の配線材料（液体材料）を吐出するためのノズルユニット１０（液体吐出機構）と、ノズルユニット１０の背面側（ノズルの吐出方向に対して逆の側）に配置された観察用光学ユニット２０と、ノズルユニット１０および観察用光学ユニット２０を支持する支持機構３０を備えている。液体吐出装置１による基板２の欠陥補修作業を行う際には、基板２を載せる水平なワーク台３を準備し、このワーク台３に対して支持機構３０を動かないように設置し、ワーク台３上の基板２にノズルユニット１０の液体吐出ノズル１１を対峙させ、その上方に観察用光学ユニット２０が配置された状態とする。なお、ワーク台３における載置面３ａの部分を水平方向に移動可能な移動ステージとして、この移動ステージを駆動制御することにより、基板２の水平方向の位置決めを行うこともできる。この場合には、移動ステージを移動可能に支持している支持台の部分（ワーク台３の固定部分）に液体吐出装置１の支持機構３０を設置する。
【００２１】
ノズルユニット１０は、微小な径の液体吐出ノズル１１と、液体吐出ノズル１１に液体材料を供給するための液体材料供給路１２を備えている。液体吐出ノズル１１は、その中心軸線Ａをワーク台３の載置面３ａに対して垂直にして、先端開口１１ａを下向きにした姿勢で配置されている。液体吐出ノズル１１の後端から横向きに延びる液体材料供給路１２は、不図示の液体材料供給源に連通している。また、ノズルユニット１０は、液体吐出ノズル１１に高電圧のパルス電圧を印加するためのノズル側電極１３および高圧アンプ１４（電圧印加手段：図２参照）と、液体吐出ノズル１１の先端開口１１ａに対向配置された接地電極１５（対向電極）を備えている。接地電極１５はワーク台３における先端開口１１ａと対峙する部分に配置されている。
【００２２】
観察用光学ユニット２０は、対物光学系２１、結像光学系２２、ＣＣＤカメラユニット２３（表示手段）を備えており、これらを下から上に垂直に重ねて配置した構成となっている。対物光学系２１は円筒状のレンズ筒の内部に対物レンズを保持させたユニットであり、結像光学系２２は円筒状の鏡筒の内部に結像用のレンズを保持させたユニットである。対物光学系２１および結像光学系２２は、その光軸Ｂが液体吐出ノズル１１の中心軸線Ａと一致するように配置されているため、対物光学系２１による視野範囲の中央に液体吐出ノズル１１が位置している。
【００２３】
ワーク台３および液体吐出ノズル１１の側から対物レンズに入射した光は、対物光学系２１内の光路を通って結像光学系２２に入射した後、結像レンズによって光学像が結像する。この光学像がＣＣＤカメラユニット２３の撮像素子列に入力されると、撮像素子列からのアナログ信号がＣＣＤカメラユニット２３のＡ／Ｄ変換回路によってデジタル信号に変換される。これにより、対物光学系２１からの光学像が画像データとなり、ＣＣＤカメラユニット２３の表示画面上に表示される。
【００２４】
支持機構３０は、ワーク台３に設置されるメインフレーム３１を備えており、観察用光学ユニット２０の結像光学系２２およびＣＣＤカメラユニット２３は、このメインフレーム３１に固定されている。また、支持機構３０は、対物光学系２１をその光軸Ｂの方向に上下動させて対物光学系２１の焦点合わせを行うための焦点位置調整機構３２と、液体吐出ノズル１１をその中心軸線Ａの方向（光軸Ｂと一致する方向）に上下動させて液体吐出ノズルの位置調整を行うためのノズル位置調整機構３５を備えている。
【００２５】
焦点位置調整機構３２は、例えば、光軸Ｂと平行に延びておりメインフレーム３１に支持されるガイド軸３３と、このガイド軸３３にスライド可能に取り付けられ、且つ、対物光学系２１を保持しているサブフレーム３４と、サブフレーム３４をガイド軸３３に沿って移動させるための駆動機構および駆動モータ（図示省略）などから構成することができる。このような焦点位置調整機構３２により、ワーク台３に対して対物光学系２１を上下動させ、対物光学系２１の焦点合わせを行うことが可能となっている。
【００２６】
なお、対物光学系２１および結像光学系２２の接続部は、焦点位置調整機構３２による対物光学系２１の上下動を許容する構成となっている。また、対物光学系２１内の光路を通った光は平行光線となって結像光学系２２に入射するため、対物光学系２１の上下動によって対物光学系２１から得られる光学像が影響をうけない構成となっている。
【００２７】
ノズル位置調整機構３５は、液体吐出ノズル１１の中心軸線Ａと平行に延びておりメインフレーム３１に支持されるガイド軸３６と、このガイド軸３６にスライド可能に取り付けられ、且つ、液体吐出ノズル１１を保持しているノズルフレーム３７と、ノズルフレーム３７をガイド軸３６に沿って移動させるための駆動機構および駆動モータ（図示省略）などから構成される上下位置調整機構である。この機構により、液体吐出ノズル１１を対物光学系２１とは独立に上下動させ、液体吐出ノズル１１の先端開口１１ａと基板２との距離Ｄ（ギャップ）を調整することが可能となっている。
【００２８】
（制御系）
図２は液体吐出装置１の制御系を示すブロック図である。液体吐出装置１の各部を統括制御する制御部４０は、上位装置等からの命令に基づき、焦点位置調整機構３２およびノズル位置調整機構３５の各駆動モータを駆動するための制御信号を出力すると共に、ノズルユニット１０の高圧アンプ１４に対して、パルス電圧を発生させるための制御信号を出力する。これにより、制御部４０は、対物光学系２１および液体吐出ノズル１１の各位置を独立に調整し、対物光学系２１の焦点合わせおよび液体吐出ノズル１１の位置決め（ギャップ調整）を行う。また、制御部４０は、パルス電圧によって液体吐出ノズル１１内の液体材料を帯電させて接地電極１５に向かう静電吸引力を発生させ、先端開口１１ａから基板２に向けて液体材料を吐出させる。
【００２９】
また、制御部４０は、対物光学系２１の焦点合わせを行うにあたって、対物光学系２１から得られる観測対象物の光学像、すなわち、ＣＣＤカメラユニット２３で撮影した画像データを取り込み、この画像データに基づいて焦点位置調整機構３２を制御して、対物光学系２１の自動焦点合わせを行う。例えば、制御部４０は、画像データの各部のコントラストの高低を判断する。そして、目的の部位（例えば、基板２の表面の配線パターン）のコントラストが最も高くなるまで、言い換えれば、目的の部位に焦点が合うまで対物光学系２１をその光軸Ｂの方向に移動させることにより、目的の部位に焦点を合わせることができる。あるいは、ＣＣＤカメラユニット２３にオートフォーカス光を照射するための機構を設けておき、結像光学系２２および対物光学系２１内の光路を利用して基板２などの観測対象物にオートフォーカス光を照射し、自動焦点合わせを行うこともできる。
【００３０】
（液体吐出ノズルの先端と基板とのギャップ測定）
液体吐出装置１の制御部４０は、基板２への液体材料吐出動作を行うにあたって、基板２の表面と液体吐出ノズル１１の先端開口１１ａとの間の距離Ｄ（ギャップ：図３（ａ）（ｂ）参照）を測定する。このギャップ測定を行うにあたって、まず、上述したように、ワーク台３上に液体吐出装置１を設置して、ワーク台３上の基板２とノズルユニット１０の液体吐出ノズル１１とを対峙させ、液体吐出ノズル１１および対物光学系２１を、その光軸Ｂおよび中心軸線Ａの方向における初期位置に位置決めする。初期位置は、予め設定しておいてもよいし、前回の吐出作業時の位置としてもよい。
【００３１】
図３はギャップ測定方法の説明図であり、図３（ａ）は第１の焦点合わせ動作の説明図、図３（ｂ）は第２の焦点合わせ動作の説明図である。本実施形態のギャップ測定方法は、液体吐出ノズル１１を動かすことなく、この液体吐出ノズル１１の先端の鏡像に対物光学系２１の焦点を合わせる第１の焦点合わせ動作と、基板２の表面に焦点を合わせる第２の焦点合わせ動作を行い、対物光学系２１の初期位置および焦点位置調整機構３２の調整量に基づいて各焦点合わせ動作が完了したときの各焦点位置を把握し、これに基づいて距離Ｄを算出するものである。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、本実施形態では液体吐出ノズル１１と対物光学系２１を同軸状に配置しているため、液体吐出ノズル１１の先端を基板２の上に置いた薄型のミラー４に映し、ミラー４に映ったノズル先端の鏡像に対する焦点合わせ動作（第１の焦点合わせ動作）を行う。この場合には、焦点合わせが完了したときの対物光学系２１の焦点位置Ｆ１は、実際の液体吐出ノズル１１の先端位置Ｆ０に対し、ミラー４を基準として対称な位置関係となっている。
【００３３】
一方、図３（ｂ）に示すように、基板２の表面は対物光学系２１によって直接観察可能であるため、ミラー４を用いることなく、基板２の表面に対する焦点合わせ動作（第２の焦点合わせ動作）を行う。従って、焦点合わせ動作が完了したときの対物光学系２１の焦点位置Ｆ２は、基板２の表面となっている。
【００３４】
制御部４０は、これらの２回の焦点合わせ動作を行い、対物光学系２１の初期位置、および各焦点合わせ動作における焦点位置調整機構３２の駆動量に基づいて焦点位置Ｆ１、Ｆ２の座標（対物光学系２１の光軸Ｂの方向の座標）を算出する。そして、得られた焦点位置Ｆ１、Ｆ２と、予め測定しておいたミラー４の厚さｄに基づき、基板２の表面と液体吐出ノズル１１の先端開口１１ａとの間の距離Ｄ（ギャップ）を以下の式（１）によって算出する。なお、各焦点合わせ動作の実施結果をその都度焦点位置Ｆ１、Ｆ２の座標値に変換することなく、対物光学系２１の各部（対物レンズなど）の初期位置および焦点合わせ動作によるその移動量などに基づき、距離Ｄを算出してもよい。
Ｄ＝Ｆ１−Ｆ２＋２ｄ・・・・・（１）
【００３５】
なお、図３（ａ）の例では基板２の上にミラー４を重ねて焦点位置Ｆ１を測定していたが、基板２と同一厚さのミラー４を用意しておき、基板２をミラー４と交換して焦点位置Ｆ１を求めることもできる。この場合には、以下の式（２）によって距離Ｄを算出できる。
Ｄ＝Ｆ１−Ｆ２・・・・・（２）
【００３６】
制御部４０は、算出した距離Ｄに基づき、液体吐出ノズル１１の位置調整の要否、言い換えれば、先端開口１１ａと基板２の表面とのギャップ調整の要否を判定することができる。例えば、予め設定した基準ギャップ寸法と距離Ｄとの比較判定を行う。そして、基準ギャップ寸法と距離Ｄが一致しない場合には、ノズル位置調整機構３５を駆動制御して、距離Ｄを基準ギャップ寸法に一致させる。そして、ギャップ調整が完了した後に、必要に応じて基板２の表面に対する対物光学系２１の焦点合わせを行い、対物光学系２１からの光学像をＣＣＤカメラユニット２３の表示画面に表示する。
【００３７】
以上のように、本実施形態では、液体吐出装置１を用いて基板２の配線パターンの欠陥箇所の補修作業を行うにあたって、補修作業の開始前に、液体吐出ノズル１１の先端と基板２との距離Ｄ（ギャップ）を精度良く測定することができる。そして、測定結果に基づいてギャップ調整を行うことができ、最適なギャップ寸法の状態を正確に実現できる。これにより、精度良く液体材料を吐出することができ、高精度な補修作業を行うことができる。このような構成では、液体吐出ノズル１１の交換や、基板２の厚さ変更などに起因する距離Ｄの変動をその都度精度良く測定してギャップ調整を行うことができるため、様々な種類の基板２の補修作業にその場で対応できる。また、ノズル交換後の調整作業も容易である。
【００３８】
また、本実施形態では、対物光学系２１の焦点位置調整機構３２を備えており、これを利用してギャップ測定を行うことができるため、専用のギャップ測定機構などを設ける必要がない。また、焦点位置調整機構３２により、基板２の表面に確実に焦点合わせを行うことができるため、焦点の合った鮮明な観察像によって吐出状況を観察でき、吐出後の液体材料の濡れ広がり状況なども鮮明な画像で確認できる。よって、高精度な補修作業を行うことができる。
【００３９】
更に、本実施形態では、ノズルユニット１０を静電式の液体吐出機構としている。このため、対物光学系２１の視野範囲内に設置される機構を液体吐出ノズル１１およびノズル側電極１３等の小型の部品のみとすることができる。これにより、インクジェット式の液体吐出機構では困難とされていた対物光学系２１と基板２との間の狭いスペースに液体吐出機構を収めることが可能になると共に、対物光学系２１の視野範囲内における液体吐出機構による遮蔽領域を小さくすることができる。
【００４０】
（改変例）
（１）上記実施形態では、対物光学系２１と同軸状に液体吐出ノズル１１を配置して、液体吐出ノズル１１をその中心軸線Ａの方向（光軸Ｂの方向と同一方向）にのみ移動可能に構成していたが、ノズル位置調整機構３５として、液体吐出ノズル１１を中心軸線Ａの方向に上下動可能にし、且つ、中心軸線Ａの方向と直交する平面内の任意の方向に移動可能にして、液体吐出ノズルの水平方向への位置調整を可能にしたものを用いることもできる。この場合には、例えば、上記の実施形態においてガイド軸３６にスライド可能に取り付けられたノズルフレーム３７に、液体吐出ノズル１１をその中心軸線Ａと直交する平面内の任意の方向に移動させるためのＸ軸方向移動機構およびＹ軸方向移動機構を設けた構成とすることができる。
【００４１】
このようにすると、液体吐出ノズル１１を、その中心軸線Ａと直交する平面内で位置調整することが可能になるため、基板２を動かすことなく、基板２上の任意の位置の真上に液体吐出ノズル１１を位置決めできる。従って、観察範囲を固定にしたままで複数の欠陥箇所に液体材料を吐出できる。また、液体吐出ノズル１１を動かしながら連続的に吐出を行うことも可能になるため、欠陥箇所が複数あるいは連続して形成されている場合の作業性を高めることができる。加えて、液体吐出ノズル１１を光軸Ｂ上から退避させることができるため、視野範囲の中心部分を観察することが可能になる。
【００４２】
この場合、Ｘ軸方向移動機構およびＹ軸方向移動機構（水平位置調整機構）として、連続的に、あるいは、微小ピッチで位置調整を行うことが可能な構成のものを用いることが望ましい。上述したように、ワーク台３における載置面３ａの部分を水平方向に移動可能な移動ステージとして、この移動ステージを駆動制御することによって基板２と液体吐出ノズル１１を水平方向に相対移動させて位置決めを行うこともできるが、上記のようにノズル位置調整機構３５側に液体吐出ノズル１１の水平位置を微調整できる機構を設けた場合には、移動ステージ側で基板２の水平位置の微調整を行う必要がなくなる。従って、ワーク台３の側に設けられた移動ステージの調整ピッチが大きい、あるいは、調整精度が低い場合においても、高精度な補修を行うことができる。よって、低コストなワーク台３を補修に使用でき、高精度な補修を行うための装置コストを削減できる。
【００４３】
（２）上記実施形態では、対物光学系２１を保持しているサブフレーム３４、および、液体吐出ノズル１１を保持しているノズルフレーム３７のそれぞれをメインフレーム３１に対して上下動可能に取り付けて独立に動くように構成していたが、液体吐出ノズル１１を対物光学系２１と共にサブフレーム３４に搭載し、同軸光学系付きノズルユニットとして一体化した構成にすることもできる。
【００４４】
図４は改変例の同軸光学系付きノズルユニットの説明図である。図４（ａ）に示すように、対物光学系２１をサブフレーム３４に固定する一方、液体吐出ノズル１１をガイド軸３６およびノズルフレーム３７を備えるノズル位置調整機構３５によってサブフレーム３４に対して相対移動可能に取り付けることにより、対物光学系２１に対して液体吐出ノズル１１を相対移動させることができる。この場合には、焦点位置調整機構３２とノズル位置調整機構３５を同期させて逆方向に駆動することにより、対物光学系２１のみを動かすことが可能である。
【００４５】
また、図４（ｂ）に示すように、対物光学系２１を液体吐出ノズル１１と共にノズルフレーム３７に搭載し、対物光学系２１をガイド軸３３およびサブフレーム３４を備える焦点位置調整機構３２により、ノズルフレーム３７に対して相対移動可能に取り付ける構成とすることもできる。この場合には、対物光学系２１のみを動かすときは焦点位置調整機構３２のみを駆動し、液体吐出ノズル１１のみを動かすときは、焦点位置調整機構３２とノズル位置調整機構３５を同期させて逆方向に駆動すればよい。
【００４６】
（３）上記実施形態における観察用光学ユニット２０において、対物光学系２１からＣＣＤカメラユニット２３に向かう光路を、対物光学系２１による観察対象物（基板２など）に向けて照明光を照射するための光路として用いることができる。例えば、ＣＣＤカメラユニット２３に光源および光源からの光を光路内に入射させるための部材を搭載しておき、撮影時に照明光を照射させることができる。あるいは、この光路の途中位置にハーフミラーなどを設けて、他の光源からの照明光を合流させることができる。また、この光路を用いてプロセス光を照射することもできる。例えば、液体材料を乾燥させるための赤外光を基板２に照射したり、ＵＶ硬化性の液体材料を硬化させるためのＵＶ光を照射することができる。また、上述したオートフォーカス光を含め、各種の測定光を基板２に向かって照射することができる。
【００４７】
（４）上記実施形態において、ＣＣＤカメラユニット２３で撮影した画像を自動解析するプログラムを制御部４０に記憶させておき、解析結果に基づいてノズルユニット１０、焦点位置調整機構３２、ノズル位置調整機構３５などを制御することができる。例えば、吐出した液体材料の濡れ広がり状況を画像解析によって判定し、液体材料の吐出量が不足している場合には追加で吐出を行うことができる。また、上記のプロセス光による液体材料の硬化状況や乾燥状況を画像解析によって判定し、判定結果に基づいてプロセス光の照射強度や照射時間を自動制御することができる。
【００４８】
（５）上記実施形態では、ミラー４に映った液体吐出ノズル１１の鏡像に対して焦点合わせを行っているが、ノズル先端が、その一部分でも対物光学系２１によって観察可能な形状となっている場合には、ミラー４を用いることなく、ノズル先端に対して直接焦点合わせを行うことが可能である。また、液体吐出ノズル１１の中心軸線Ａを光軸Ｂに対して傾けるように配置した場合には、ノズル先端を容易に観察可能となるため、この場合にもミラー４を用いずに直接焦点合わせを行うことができる。
【００４９】
（６）上記実施形態では、ミラー４に映った鏡像への焦点合わせの結果に基づいてノズル先端と基板２の表面との距離を算出するために、予め、ミラー４の厚さｄを把握しておくか、もしくは、基板２と同一厚さのミラー４を準備する必要があったが、以下の方法を用いれば、ミラー４の厚さや基板２の厚さが不明であっても、ノズル先端と基板２の表面との距離Ｄ（ギャップ）を正確に算出することができる。
【００５０】
図５は、改変例のギャップ測定方法の説明図である。この方法では、表面に所定のパターンＣが形成されたパターン付きミラー４Ａを用いる。例えば、板材の表面に鏡面となる蒸着膜を形成し、パターンＣの部分だけ蒸着膜を剥がしたものを用いる。図５（ａ）は第３の焦点合わせ動作の説明図、図５（ｂ）は第１の焦点合わせ動作の説明図、図５（ｃ）は第２の焦点合わせ動作の説明図、図５（ｄ）はパターン付きミラーの平面図である。図５（ｂ）（ｃ）に示す第１、第２の焦点合わせ動作は上記実施形態の図３（ａ）（ｂ）と同様に行えばよいため、説明は省略する。図５（ａ）に示す第３の焦点合わせ動作では、パターン付きミラー４Ａの表面に見えるパターンＣに対する焦点合わせを行う。
【００５１】
制御部４０は、これらの３回の焦点合わせ動作を行い、対物光学系２１の初期位置、および各焦点合わせ動作における焦点位置調整機構３２の駆動量に基づいて焦点位置Ｆ３、Ｆ１、Ｆ２の座標（対物光学系２１の光軸Ｂの方向の座標）を算出する。そして、第３および第１の焦点合わせ動作によって得られた焦点位置Ｆ３およびＦ１に基づき、パターン付きミラー４Ａの表面と液体吐出ノズル１１の先端開口１１ａとの距離Ｄ´（ギャップ）を以下の式（３）によって算出する。
Ｄ´＝Ｆ１−Ｆ３・・・・・（３）
【００５２】
続いて、制御部４０は、得られた距離Ｄ´と、第２の焦点合わせ動作によって得られた焦点位置Ｆ２に基づき、基板２の表面と液体吐出ノズル１１の先端開口１１ａとの間の距離Ｄ（ギャップ）を以下の式（４）（５）によって算出する。式（５）は、式（４）のＤ´に式（３）の右項を代入することによって得られたものである。
Ｄ＝Ｄ´＋（Ｆ２−Ｆ３）・・・・・（４）
Ｄ＝Ｆ１＋Ｆ２−２Ｆ３・・・・・・（５）
【００５３】
なお、図５（ａ）（ｂ）に示した例では、ワーク台３に載せた基板２の上にパターン付きミラー４Ａを重ねて置き、この状態で焦点位置Ｆ１、Ｆ３を求めるための焦点合わせを行うようにしているが、基板２を置かずにワーク台３の上に直接パターン付きミラー４Ａを置いて第１、第３の焦点合わせを行い、その後にパターン付きミラー４Ａを基板２に交換して第２の焦点合わせを行うようにしても良い。
【００５４】
（他の実施形態）
上記実施形態は、基板表面の配線パターン等の補修作業に用いる液体材料を吐出するための液体吐出装置１に本発明を適用したものであったが、他の用途で用いる装置に本発明を適用可能であることは勿論である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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