(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に、機能性薄膜を形成する為の凸版印刷機であり、少なくとも、印刷パターンが形成された凸版を外周部に具備するシリンダー状版胴、該凸版にインクを供給するアニロックスロール、インク供給装置及び、前記凸版のインクが転写される被印刷物を載置する位置決め定盤を具備する印刷装置において、
あらかじめ測定した印刷パターンの所定の各点の幅方向位置とそのときの流れ方向位置の測定値を入力する測定値入力機構と、
前記測定値をもとに前記各点における幅方向のズレを算出し、ズレを解消するように前記各点における幅方向の移動量を決定する補正制御機構と、
前記移動量に基づき前記シリンダー状版胴と前記位置決め定盤の両方もしくは一方を動作させる補正機構と、
を備えたことを特徴とする凸版印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細パターン薄膜を凸版印刷法によって形成する際に発生する印刷パターンの幅方向の歪みを補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高精細加工技術を用いた電子デバイス開発が急速な進化を遂げている。このような電子デバイスは次世代のエレクトロニクス分野、バイオテクノロジー分野、オプトロニクス分野などの発展へ貢献することが期待されている。
【０００３】
微細なパターンを面内の均一性を保って高い位置精度で形成する技術としては、フォトリソグラフィ法が一般的に用いられる。しかしながら、機能性薄膜のパターニングにおいては、フォトリソグラフィ工程における機能性薄膜の劣化を避けることが難しい。
【０００４】
以上のようなフォトリソグラフィが抱える問題から、近年ウエット薄膜作製技術を応用した直接パターニング技術が注目されている。
【０００５】
前述のウエット薄膜作製技術による直接パターニング法としては、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、スクリーン印刷法などの印刷によるものと、インクジェット法などの技術が主に使用されている。
【０００６】
これら印刷技術の応用としては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用カラーフィルター、湿式法を用いた有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子の発光層や、電荷輸送層、有機薄膜トランジスタ基板における電極パターン、有機半導体材料などがある。
【０００７】
上述したように、高精細パターニング技術としての印刷は、多種の手法によって行うことが出来るが、中でも装置が簡略なこと、被印刷基板を限定しないこと、接液部材が少ない為、接液材料からの溶出などによる機能性薄膜の特性低下を起こしにくいなど、優れた特徴を持った印刷手法として凸版印刷法が注目されている。
【０００８】
一般的な凸版印刷装置は、インクを一定量版へ供給するアニロックスロールより、円筒状の版胴へ巻かれた凸版の表面へインクが転写され、版胴の動作に同期して、直線動作する移動定盤上に置かれたガラスなどの被印刷物にインクを転移する。
【０００９】
上記のように、版に転写されたパターンが直接基板へ転写されるという特性上、凸版印刷法における印刷パターンの位置精度を決定する要因として、版の精度と移動定盤の直進性、版胴回転速度および定盤移動速度の精度等がある。
【００１０】
凸版印刷法において一般的に用いられる版としては、金属や樹脂から成る板状基材の片方の面に感光性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィにより凹凸をパターニングしたものが用いられる。特に、基材として金属を用いた場合は、プロキシミティ露光装置や投影ステップ露光装置などを用いることにより、設計値に対し位置ズレ３μｍ以下の精度で版を作成することが出来る。
【００１１】
一方、上述のように作成された凸版は、使用するさいには印刷機の版胴シリンダーへ巻きつける必要がある。この巻きつけの際に、版へかかる応力や、巻きつける対象である版胴シリンダーの歪みにより版のパターンが歪み、非印刷物に転写される印刷パターンは、版胴への取り付け前の版のパターンとは異なった歪んだパターンとなる。
また、巻きつけることによって平面上に置いた場合よりもパターンが伸張し、流れ方向（被印刷物の移動方向）の印刷位置誤差要因となる。
【００１２】
また、被印刷物を載置する移動定盤は、リニアサーボモータ等で駆動され直線運動をする。その直線運動の直進性は、定盤に取り付けられたリニアガイドの精度によるところが大きく、一般的にその直進性は±２μｍ／ｍ以上となることが多い。
そのため幅方向（被印刷物の移動方向と垂直な方向）の印刷パターンの位置精度は、定盤の直進性によって左右される。
【００１３】
このように、凸版印刷法において発生する印刷パターンの位置ズレには、流れ方向へのズレと幅方向へのズレの２種類がある。
ここで、流れ方向の印刷位置ズレについては、版胴の回転速度と定盤の移動速度を調整して、転写されるパターンの長さを相対的に変化させることによって、比較的容易に修正することが可能である。
【００１４】
一方、幅方向の印刷位置ズレは、版をシリンダーに巻きつける際に発生する歪みと、被印刷基板を載置する移動定盤の直進性の精度が重なった歪みとして観測されるため、版に発生する歪みの改善、印刷動作に伴う歪みの改善を別々に実施しても十分な効果が得られず、これまで印刷位置精度の問題を解決することが出来なかった。
【００１５】
このような課題に対して、例えば特許文献１においては、あらかじめ計測した印刷版、印刷機の歪みに対して、印刷版もしくは被印刷物（基板）に応力を掛けることによって歪みを補正することが提案されている。しかしながら、版や基板に対して部分的に応力を掛けると複雑な歪みが発生し、結果として印刷物にはもともとの歪みよりもさらに複雑な歪みが発生することになる為、実際に補正技術として用いることは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００５−０５３２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
以上のように、従来の凸版印刷法は優れた特性を持つ印刷法であるが、印刷位置精度という点において要求される特性を十分に満たしていない。本発明の目的はかかる問題を解決し、機能性薄膜を高精度に印刷することが出来る印刷機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決する為に、本発明者らが鋭意研究を行った結果、印刷動作中に、版胴もしくは、移動定盤を幅方向に動作させることよって印刷物の幅方向の歪みが変化することが見出された。この結果を元に、あらかじめ測定した印刷物の歪みを元に、印刷動作中に版胴もしくは、移動定盤を幅方向に動かすことによって印刷物の精度を改善することが可能になることが明らかになった。
【００１９】
本発明はこのような知見に基づいてなされたもので、上記課題を解決するための請求項
１に記載の発明は、基材に、機能性薄膜を形成する為の凸版印刷機であり、少なくとも、印刷パターンが形成された凸版を外周部に具備するシリンダー状版胴、該凸版にインクを供給するアニロックスロール、インク供給装置及び、前記凸版のインクが転写される被印刷物を載置する位置決め定盤を具備する印刷装置において、
あらかじめ測定した印刷パターンの所定の各点の幅方向位置とそのときの流れ方向位置の測定値を入力する測定値入力機構と、
前記測定値をもとに前記各点における幅方向のズレを算出し、ズレを解消するように前記各点における幅方向の移動量を決定する補正制御機構と、
前記移動量に基づき前記シリンダー状版胴と前記位置決め定盤の両方もしくは一方を動作させる補正機構と、
を備えたことを特徴とする凸版印刷装置、である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の、補正機構を備えることによって、従来の凸版印刷装置において問題となっていた幅方向印刷位置精度が改善し、目的精度を達成できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態である印刷装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態である印刷装置の上面図である。
【図３】「直進性」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】
【００２２】
以下、本発明の高精度凸版印刷装置について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の高精度凸版印刷装置１００の側面図であり、図２は上面図である。
【００２３】
高精度凸版印刷装置１００は、ベース定盤１０１と、そのベース定盤１０１の長手方向全長とほぼ同じ長さの直線状のガイドレール１０２Ａおよび１０２Ｂを備えている。ガイドレール１０２Ａおよび１０２Ｂは、ベース定盤１０１の上面に所定の距離を隔てて平行に配置され固定されている。
【００２４】
ガイドレール１０２Ａおよび１０２Ｂ上には、ガイドレール１０２Ａおよび１０２Ｂに沿って直線的に移動可能な移動台車１０３が装着されている。この移動台車１０３は、移動速度や位置決め精度が高精度なリニアサーボモータ１０４で駆動されている。
【００２５】
移動台車１０３上には、被印刷基板が載置される位置決め定盤１０５が設置されている。位置決め定盤１０５は、印刷版の位置と被印刷基板上で印刷パターンが転写されるべき位置を合致させるアライメント動作および後述する本発明の印刷補正動作を行う。
【００２６】
位置決め定盤１０５は移動台車１０３上の３箇所に取り付けられたガイドレール１０６を介して移動台車１０３上に装着される。位置決め定盤１０５はＸＹθ軸それぞれ自在に動き、サーボモーターでボールネジ機構を回転させる機構もしくは、リニアサーボモータで駆動される。
【００２７】
位置決め定盤１０５には、定盤位置を検出する検出器１０８が備えられている。検出器１０８としては、０．１μｍ以上の分解能があれば接触式、非接触式いずれの方式も用いることが出来る。
【００２８】
ベース定盤１０１中央部にはシリンダー状版胴１０９がガイドレール１０２Ａおよび１０２Ｂと直交する形で、軸受けを介して回転可能な状態で支持されている。
【００２９】
シリンダー状版胴１０９の円筒面上に印刷版１１０が巻回される形で設置される。印刷版１１０が、シリンダー状版胴１０９の円筒面に対してたるんだ状態で設置されていると、印刷版１１０に供給されたインクが被印刷基板上に転写する際に、印刷精度に悪影響を及ぼす。そのため、印刷版１１０は、張力をかけながら巻回する。
【００３０】
印刷版１１０上にインクを供給するインク供給ユニット１１１は、版胴１０９と隣接する形で設置される。インク供給ユニット１１１はアニロックスロール、ドクターブレードおよびインクチャンバーを備えている。アニロックスロールの円筒面上にインクがインクチャンバーから供給され、ドクターブレードでアニロックスロール円筒面上の余分なインクをかき取ることにより、一定量のインクをアニロックスロール円筒面上に残す。その状態でアニロックスロール円筒面と印刷版１１０を接触させつつ、アニロックスロールおよび版胴１０９を回転させることにより、印刷版１１０上にインクを供給する。
【００３１】
シリンダー状版胴１０９の片方の軸受けの外側に、シリンダー軸と直結する形で、版胴回転を行うサーボモーター１１３が設置される。なお、直結部には軸方向に１０μｍ程度の遊びが設けられている。この遊び分を利用して、版胴をアクチュエーターによって軸方向に動作させることによって印刷補正動作を行う。
【００３２】
アクチュエーター１１２は、シリンダー状版胴１０９のもう一方の軸受けの外側に配置され、版胴をその軸方向に移動するものである。アクチュエーター１１２としては、版胴をその軸方向に１〜１０μｍ移動させることが出来、且つ１．０μｍ以下の位置精度（好ましくは０．５μｍの位置精度）を持つ移動機構を採用することが望ましい。例えば、ボールネジ機構、リニアサーボ機構などを用いることが出来る。
【００３３】
版胴シリンダーの位置を検出する為に、版胴の側面部に、版胴幅方向位置を測定する為の測定機１１４が設置されている。測定機１１４としては、版胴の１μｍ単位の動きを検知することが出来ればいずれの手法も用いることが出来るが、好ましくは、レーザー変位計などの非接触方式を用いることが望ましい。
【００３４】
さらに、本発明の凸版印刷装置は、一般的な印刷機制御装置に加えて、上述の補正機構を動作させるための、制御機構を備える。すなわち、あらかじめ測定した印刷物の歪み情報を元に、印刷動作中に補正機構に対して適当な補正量を指示する機構である。実際に印刷の補正を行う際は、位置決め定盤１０５、版胴１０９のいずれかの補正機構の片方のみ、又は両方を用いることが出来る。
【００３５】
次に動作について述べる。まず、補正動作を行わない場合の印刷動作について述べる。
【００３６】
アライメントパターンが所定の間隔で形成された被印刷基板を位置決め定盤１０５上に載置した後、被印刷基板が動かないように真空吸引する。
【００３７】
被印刷基板が載置された位置決め定盤１０５は、制御パネルの印刷開始動作指示を入力することによってアライメントカメラ１１５直下まで、移動台車１０３上に載せられた状態でサーボモーター１０４の駆動により移動する。
【００３８】
アライメント動作はベース定盤１０１上に設置されたアライメントカメラ１１５で、被印刷基板上のアライメントマークを撮像し、アライメントマークがアライメントカメラ視野内における規定位置に入るように、位置決め定盤１０５により位置調整するというものである。なお、アライメントマークカメラ１１５の位置の決定方法は、初めにアライメントを行わない状態で印刷を行い、位置決め定盤１０５上における印刷位置を確認し、該印刷位置に対してアライメントカメラを移動し規定位置を決定する、というものである。
【００３９】
アライメントが決定した後、移動台車１０３は、あらかじめ設定された動作速度（印刷速度）で版胴１０９下部に向かって移動する。その移動速度に同期して版胴１０９が回転し、印刷版１１０の凸部がアニロックスロールと接触しインキングされた後、版胴１０９の移動速度と同期して移動する移動台車１０３上に置かれた被印刷基板にインクが転写され印刷動作が完了する。
【００４０】
次に本印刷における補正機構を動作させた際の印刷について述べる。
【００４１】
補正機構を動作させるために、まず上述の通常印刷手順で作成した印刷物を、測長機を用いて測長を実施する。計測される測定値は、印刷パターン中の所定の各点の幅方向位置ｘと、その時の流れ方向位置ｙとなる。本データを補正制御装置へ入力する。
【００４２】
補正制御装置は入力された測定値に対し、印刷パターンの転写開始点と転写終了点を結んだ直線からの、前記の各点測定値（幅方向位置ｘと、流れ方向位置ｙ）の、幅方向のズレ量を算出する処理を実施する。
【００４３】
補正制御機構は、算出された幅方向のズレ量を元に、各点の流れ方向位置ｙにおける補正機構の移動量を決定する。すなわち、各点の流れ方向位置ｙにおいて、幅方向の位置ズレ方向と逆方向へ、幅方向の位置ズレ量と同じ大きさだけ、位置決め定盤もしくは、版胴に設けられた印刷物補正機構を動作させる。
【００４４】
各測定点間における補正機構の動作としては、各測定点間をスプライン補間した曲線に沿って動作する。
【００４５】
補正動作を行う印刷は、上記の通常印刷の場合とアライメント完了まで同様の手順をとる。アライメントが完了し、版胴上凸版と基板が接触した点をトリガーとし補正機構を動作させる。凸版の凸部と基板が接触するのを検知する機構としては、版胴もしくは位置決め定盤が凸部接触時にわずかに浮き上がり、もしくは沈み込むのを計測する等の方法を取ればよい。
【実施例１】
【００４６】
以下、実施例により本発明を具体的に述べるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４７】
まず、図１，２に示す補正機構付き凸版印刷装置１００において、位置決め定盤１０５を補正機構として用いる場合について述べる。
【００４８】
まず、アライメント動作を行う為の通常印刷について説明する。
【００４９】
まず、版材として、厚さ０．２ｍｍのＳＵＳ３０４製の板の表面に反射抑制層として黒色油性染料を厚さ１．５μｍになるようにダイコート法により塗工した。この積層体の表面にポリアミドを主成分とするネガ型感光性樹脂を総厚が０．１ｍｍとなるように塗工し、版のベースとした。
【００５０】
このようにして作成した版材を、３００ｍｍ角の範囲内に３０μｍ幅の十字が、１０ｍｍピッチ設けられたフォトマスクを用いて、プロキシミティ露光装置で、１００μｍのギャップを開け露光を実施し、露光した版を温水現像し凸版を得た。
【００５１】
この凸版を測長装置にて測長したところ、直線性は２μｍであった。ここで、直線性とは、印刷版に形成された周期的なパターンのうち、幅方向の位置が同じで、流れ方向の位置が印刷開始側と印刷終了側のパターンの所定点を直線で結び、この直線と、印刷開始側と印刷終了側以外のパターンの所定点の差分の左右方向最大値の和である（図３参照）。本補正機構では主にこの直線性の値の改善を行う。
【００５２】
当該凸版を、印刷機版胴へ巻回し取り付けた。
【００５３】
被印刷部材として、素ガラス上に感光性樹脂によってパターンを作成した基板を用意した。
【００５４】
インクチャンバーにインクとして有機発光材料であるポリフェニレンビニレン誘導体を濃度２％になるようにトルエンに溶解させた有機発光インクを投入した。
【００５５】
パターン付きガラスを位置決め定盤に載置した後、１００ｍｍ／ｓの印刷速度でアライメント動作、補正動作無しで印刷を実施した。
【００５６】
作成された印刷物を位置決め定盤に固定したままアライメントカメラを移動することにより、印刷物の印刷位置とアライメントカメラ軸を合わせこみ、アライメントカメラ規定位置を設定した。
【００５７】
次に、アライメント動作を実施した後印刷を行った。出来上がった印刷物を液晶基板用測長機で測長を実施したところ、その直線性は10μｍであった。
【００５８】
測長データより各点における設計値に対するズレ量を取得し、補正制御装置へ入力を行った。入力データに基づき補正制御装置にて補正機構の動作量が決定される。
【００５９】
本実施例における印刷補正機構としては、位置決め定盤を用いて補正する手法を用いた。位置決め定盤の駆動方式としてリニアサーボモーター（分解能０．５μｍ）を用いた。また、位置決め定盤の位置検出器として、接触式（差動コイル方式、分解能０．１μｍ）を位置決め定盤の幅方向両側に設置した。
【００６０】
基板を載置し、アライメント動作を実施した後、本補正機構が動作させ印刷を実施した。印刷された基板を測長したところ、直線性が３．０μｍに改善していることが確認され、印刷物への影響も無いことが確認された。
【実施例２】
【００６１】
実施例１における補正機構として、版胴を軸方向に動かす手法を用いた。
【００６２】
版胴軸を動作させる手法としては、ボールネジ機構を用いた。また、版胴の軸方向への移動量を計測する手段としては、レーザー変位計を用いた。版胴端面は凹凸部を有するので、あらかじめ計測した版胴データとの差分を取り、移動量を測定した。
【００６３】
実際の印刷動作は、実施例１の位置決め定盤を用いた場合と同様に、補正制御機構に入力された値を元に補正機構を動作させる。
【００６４】
本機構を動作させ基板を作成し、測長を実施したところ直線性は３．０μｍであり、印刷物への影響も確認されなかった。
【符号の説明】
【００６５】
１００  高精度凸版印刷装置
１０１  ベース定盤
１０２  ガイドレール
１０３  移動台車
１０４  リニアサーボモータ
１０５  位置決め定盤
１０６  位置決め定盤ガイドレール
１０７  位置決め定盤駆動用リニアサーボモータ
１０８  位置決め定盤用移動量監視センサ
１０９  版胴
１１０  印刷版
１１１  インキングユニット
１１２  版胴動作機構（補正機構）
１１３  版胴駆動用サーボモーター
１１４  版胴移動量感使用変位計
１１５  アライメントカメラ
【図１】
0005434434.tif 000002
【図２】
0005434434.tif 000003
【図３】
0005434434.tif 000004