(57)【要約】【課題】  基板にスルーホールが形成されていても、スルーホールを通る気流の影響を排除または軽減して薄膜パターンの形成を行うことが可能な基板製造装置を提供する。【解決手段】  ステージの保持面に基板が保持される。ステージに保持された基板に対向するノズルヘッドから、基板に向けて、薄膜材料の液滴が吐出される。ステージに複数の吸引孔が形成されている。吸引孔の各々は保持面に開口する。吸引装置が、吸引孔を介して、保持面に保持された基板を吸引する。流量調整機構が、吸引孔を流れる気体の流量を変化させる。移動機構が、ステージとノズルヘッドとの一方を他方に対して、保持面に平行な方向に移動させる。流量調整機構は、ステージとノズルヘッドとの相対位置関係に基づいて、複数の吸引孔のうち一部の吸引孔を流れる気体の流量を制限する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持面に基板を保持するステージと、
前記ステージに保持された基板に対向し、前記基板に向けて、薄膜材料の液滴を吐出するノズルヘッドと、
前記ステージに形成されており、前記保持面に開口する複数の吸引孔と、
前記吸引孔を介して、前記保持面に保持された基板を吸引する吸引装置と、
前記吸引孔を流れる気体の流量を変化させる流量調整機構と、
前記ステージと前記ノズルヘッドとの一方を他方に対して、前記保持面に平行な方向に移動させる移動機構と
を有し、
前記流量調整機構は、前記ステージと前記ノズルヘッドとの相対位置関係に基づいて、前記複数の吸引孔のうち一部の吸引孔を流れる気体の流量を制限する基板製造装置。
【請求項２】
前記流量調整機構は、前記吸引孔の流路に配置された磁性材料からなる閉塞部材を含み、
前記ノズルヘッドは、磁性材料からなる磁性部材を含み、
前記ノズルヘッドの前記磁性部材と、前記閉塞部材との間の磁気的な相互作用によって、前記閉塞部材が移動することにより、前記吸引孔を流れる気体の流量を変化させる請求項１に記載の基板製造装置。
【請求項３】
前記閉塞部材は、前記ノズルヘッドの前記磁性部材との間の引力または斥力によって移動することにより、前記吸引孔内の流路を塞ぐ請求項２に記載の基板製造装置。
【請求項４】
さらに、前記移動機構及び前記ノズルヘッドを制御する制御装置を有し、
前記流量調整機構は、前記制御装置によって制御され、前記吸引孔を流れる気体の流量を変化させるアクチュエータを含み、
前記制御装置は、前記ノズルヘッドと前記ステージとの相対位置関係に基づいて、前記アクチュエータを制御する請求項１に記載の基板製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面に薄膜パターンを形成する基板製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズルヘッドから薄膜パターン形成用の材料を含んだ液滴を吐出して、基板の表面に薄膜パターンを形成する技術が知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
このような薄膜形成技術において、例えば、基板にはプリント配線基板が用いられ、薄膜材料にはソルダーレジストが用いられる。プリント配線基板は、基材及び配線を含み、所定の位置に電子部品等がはんだ付けされる。ソルダーレジストは、電子部品等をはんだ付けする導体部分を露出させ、はんだ付けが不要な部分を覆う。全面にソルダーレジストを塗布した後、フォトリソグラフィ技術を用いて開口を形成する方法に比べて、製造コストの低減を図ることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０４１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、薄膜形成時に、基板が真空チャック等によってステージに吸着される。プリント基板には、一般的に、基板の両面に形成された配線同士を電気的に接続するためのスルーホールが形成されている。基板のスルーホールが真空チャックの吸引孔に重なると、スルーホールを通して気流が生じる。この気流が、薄膜パターンの形成に悪影響を与える場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、基板にスルーホールが形成されていても、スルーホールを通る気流の影響を排除または軽減して薄膜パターンの形成を行うことが可能な基板製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によると、
保持面に基板を保持するステージと、
前記ステージに保持された基板に対向し、前記基板に向けて、薄膜材料の液滴を吐出するノズルヘッドと、
前記ステージに形成されており、前記保持面に開口する複数の吸引孔と、
前記吸引孔を介して、前記保持面に保持された基板を吸引する吸引装置と、
前記吸引孔を流れる気体の流量を変化させる流量調整機構と、
前記ステージと前記ノズルヘッドとの一方を他方に対して、前記保持面に平行な方向に移動させる移動機構と
を有し、
前記流量調整機構は、前記ステージと前記ノズルヘッドとの相対位置関係に基づいて、前記複数の吸引孔のうち一部の吸引孔を流れる気体の流量を制限する基板製造装置が提供される。  
【発明の効果】
【０００８】
基板に形成されているスルーホールが吸引孔と重なっても、流量調整機構が吸引口を通過する気体の流量を制限することにより、スルーホールを流れる気体の流量を制限するこ
とができる。これにより、スルーホールに流入する気流による影響を排除または軽減して、薄膜パターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施例１による基板製造装置の概略図である。
【図２】図２は、ノズルユニットの斜視図である。
【図３】図３は、ステージ及びノズルヘッドの断面図である。
【図４】図４Ａは、比較例による基板製造装置のステージ及びノズルヘッドの断面図であり、図４Ｂは、基板のスルーホール、及びその近傍に形成された薄膜パターンの平面図である。
【図５】図５Ａは、実施例２による基板製造装置のステージの平面図であり、図５Ｂは、図５Ａの一点鎖線５Ｂ−５Ｂにおける断面図である。
【図６】図６は、ステージとノズルユニットとの位置関係の一例を示す平面図である。
【図７】図７Ａは、実施例３による基板製造装置のステージの断面図であり、図７Ｂは、流量調整機構の平面図である。
【図８】図８は、実施例３による基板製造装置で薄膜を形成しているときのステージ及びノズルヘッドの断面図である。
【図９】図９Ａは、実施例４による基板製造装置に用いられているステージの断面図であり、図９Ｂは、実施例４による基板製造装置で薄膜を形成しているときのステージ及びノズルヘッドの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施例１］
図１に、実施例１による基板製造装置の概略図を示す。定盤２０の上に、移動機構２１によりステージ２２が支持されている。ステージ２２の上面（保持面）に、プリント配線板等の基板２７が保持される。ステージ２２の保持面に平行な方向をｘ方向及びｙ方向とし、保持面の法線方向をｚ方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。移動機構２１は、ステージ２２をｘ方向及びｙ方向に移動させる。
【００１１】
定盤２０の上方に、ノズルユニット３０及び撮像装置２８が、支持部材２４よって支持されている。ノズルユニット３０は、ノズルユニット支持機構３１を介して支持部材２４に昇降可能に支持されている。ノズルユニット３０及び撮像装置２８は、ステージ２２に保持された基板２７に対向する。撮像装置２８は、基板２７の表面に形成されている配線パターン、アライメントマーク、基板２７に形成された薄膜パターン等を撮像する。撮像されて得られた画像データが、制御装置７０に入力される。ノズルユニット３０は、複数のノズル孔から基板２７に向けて、光硬化性（例えば紫外線硬化性）の薄膜材料の液滴（例えばソルダーレジスト等の液滴）を吐出する。吐出された薄膜材料が、基板２７の表面に付着する。
【００１２】
制御装置７０が、移動機構２１、ノズルユニット３０、及び撮像装置２８を制御する。移動機構２１に組み込まれたエンコーダによりステージ２２の位置が検出され、検出結果が制御装置７０に入力される。制御装置７０には、基板２７に形成すべき薄膜パターンの形状を定義するラスタフォーマットの画像データ等が記憶されている。オペレータが、入力装置７１を通して制御装置７０に、種々の指令（コマンド）や、制御に必要な数値データを入力する。制御装置７０は、出力装置７２からオペレータに対して各種情報を出力する。
【００１３】
図２に、ノズルユニット３０（図１）の斜視図を示す。ノズルホルダ３５に複数、例えば４個のノズルヘッド３４がｙ方向に並んで取り付けられている。ノズルヘッド３４の各
々の、ステージ２２に対向する面（以下、「ノズル面」という。）３８に、複数のノズル孔３７が開口している。複数のノズル孔３７は、ｘ方向に２列に並んでいる。４個のノズルヘッド３４の複数のノズル孔３７は、ｘ方向に関して異なる位置に配置され、全体としてｘ方向に関して等間隔に分布する。
【００１４】
ノズルヘッド３４の間、及び両端のノズルヘッド３４の外側に、それぞれ硬化用光源３６が取り付けられている。硬化用光源３６は、基板２７（図１）に硬化用の光、例えば紫外線を照射する。
【００１５】
以下、薄膜パターンの形成方法について説明する。基板２７（図１）をｙ方向に移動させながら、形成すべき薄膜パターンの画像データに基づいて、ノズル孔３７から薄膜材料の液滴を吐出させる。この動作を、「走査」ということとする。ノズル孔３７から吐出された薄膜材料の液滴が基板２７に着弾する。基板２７に着弾した薄膜材料に、硬化用光源３６から硬化用の光が照射される。これにより、薄膜材料の少なくとも表層部が硬化する。基板２７（図１）とノズルユニット３０とのｘ方向の相対位置を変えて、複数回の走査を行うことにより、基板２７の表面に薄膜パターンを形成することができる。
【００１６】
図３に、ステージ２２及びノズルヘッド３４の断面図を示す。ステージ２２の上面（保持面）に基板２７が保持されている。基板２７の上方にノズルヘッド３４が配置されている。ノズルヘッド３４のノズル面３８が基板２７に対向する。ノズル面３８に複数のノズル孔３７が配置されている。基板２７とノズル面３８との間隔は、例えば０．５ｍｍ〜１ｍｍである。
【００１７】
ステージ２２内に、複数の吸引孔４０が形成されている。吸引孔４０の各々の一端が保持面に開口する。吸引孔４０の各々は、流量調整機構４３を介して共通流路４１に接続されている。流量調整機構４３には、アクチュエータによって開閉を行う開閉弁、例えば電磁弁が用いられる。なお、開（オン）状態と閉（オフ）状態との２状態をとる電磁弁に代えて、流路断面積を変化させることによって吸引孔４０を流れる気体の流量を多段階または連続的に変化させることができる弁を用いてもよい。流量調整機構４３の各々の開閉は、制御装置７０によって制御される。吸引装置４５が、共通流路４１及び流量調整機構４３を介して吸引孔４０内を排気する。これにより、吸引孔４０内が負圧になり、基板２７がステージ２２の保持面に吸着される。
【００１８】
移動機構２１が、制御装置７０からの指令により、ステージ２２をｘ方向またはｙ方向に移動させる。移動機構２１に設けられているエンコーダから、ステージ２２の位置情報が制御装置７０に入力される。
【００１９】
基板２７に複数のスルーホール２６が形成されている。一部のスルーホール２６は、吸引孔４０の開口部と重なる。開口部がスルーホール２６と重ならない吸引孔４０は、基板２７によって塞がれる。
【００２０】
流量調整機構４３が開いている場合、吸引装置４５を動作させると、吸引孔４０内が負圧になり、基板２７が保持面に吸着される。制御装置７０が、ステージ２２とノズルヘッド３４との相対位置関係に基づいて、一部の流量調整機構４３を閉じる。具体的には、ノズルヘッド３４の直下に位置する吸引孔４０（保持面への、ノズルヘッド３４の垂直投影像と重なる吸引孔４０）に接続された流量調整機構４３を閉じる。一般に、ｘｙ面内に関するノズルヘッド３４の大きさは、基板２７より小さいため、一部の流量調整機構４３が閉じられても、開いている流量調整機構４３に対応する吸引孔４０からの吸引により、基板２７の吸着状態が維持される。なお、流量調整機構４３を完全に閉じる代わりに、流路断面積を小さくして、気体の流量を制限してもよい。
【００２１】
実施例１の効果について説明する前に、図４Ａ及び図４Ｂを参照して、比較例による基板製造装置のステージ及びノズルヘッドについて説明する。
【００２２】
図４Ａに、比較例による基板製造装置のステージ２２及びノズルヘッド３４の断面図を示す。ステージ２２に、共通流路４１及び吸引孔４０が形成されている。比較例においては、流量調整機構４３（図３）が配置されていない。その他の構成は、実施例１による基板製造装置の構成と同一である。ノズル孔３７から薄膜材料の液滴３２が吐出され、基板２７の上面に着弾する。液滴の飛翔経路は、一般的には、基板２７の保持面に対して垂直である。
【００２３】
吸引装置４５を動作させると、吸引孔４０に重なっているスルーホール２６を通って吸引孔４０内に空気が流れ込む。これにより、基板２７とノズルヘッド３４との間の空間に、スルーホール２６に向かう気流が発生する。吸引孔４０の開口部と重なったスルーホール２６の近傍に着弾すべき液滴３２の飛翔経路が、気流によって乱される。このため、液滴３２が、目標位置から、スルーホール２６に近づく方向にずれた位置に着弾する場合がある。
【００２４】
図４Ｂに、基板２７のスルーホール２６、及びその近傍に形成された薄膜パターンの平面図を示す。スルーホール２６の周囲に薄膜パターン５０が形成されている。薄膜パターン５０には、スルーホール２６の位置に、スルーホール２６よりもやや大きな開口５１が形成されている。スルーホール２６の外周線と、開口５１の外周線との間に、薄膜材料を塗布しない環状の領域５７が設けられている。
【００２５】
液滴３２（図４Ａ）の飛翔経路が乱れると、環状の領域５７内に薄膜材料からなるアイランド５３が形成される場合がある。または、開口５１の縁からスルーホール２６に向かう突出部５５が形成される場合もある。アイランド５３及び突出部５５は、はんだ処理時に、不良発生の原因になる。
【００２６】
これに対し、実施例１による基板製造装置では、図３に示したように、ノズルヘッド３４の直下に位置する吸引孔４０が、流量調整機構４３によって塞がれる。このため、基板２７とノズル面３８との間の空間に、液滴の飛翔経路を乱すような気流が生じない。これにより、スルーホール２６の近傍においても、液滴を目標位置に着弾させることができる。必ずしも、吸引孔４０を完全に塞ぐ必要はない。吸引孔４０を流れる気体の流量を制限することにより、基板２７とノズル面３８との間の空間に発生する気流を、液滴の飛翔経路を乱さない程度まで弱める構成としてもよい。
【００２７】
［実施例２］
図５Ａ〜図６を参照して、実施例２による基板製造装置について説明する。以下、実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
【００２８】
図５Ａに、実施例２による基板製造装置のステージ２２の平面図を示す。ステージ２２の保持面に、複数の吸引孔４０が分布している。吸引孔４０は、例えば行列状に配置されている。保持面が、複数の区画４２に区分されている。区画４２の各々の内部に複数の吸引孔４０が配置されている。区画４２ごとに、吸引孔４０の流量制御が行われる。
【００２９】
図５Ｂに、図５Ａの一点鎖線５Ｂ−５Ｂにおける断面図を示す。区画４２ごとに、複数の吸引孔４０が１つの流量調整機構４３を介して、共通流路４１に接続される。このため、区画４２ごとに、吸引孔４０が閉塞される。
【００３０】
図６に、ステージ２２とノズルユニット３０との位置関係の一例を示す。ｘｙ面内に関して、一部の区画４２がいずれかのノズルヘッド３４と重なる。制御装置７０（図１）は、移動機構２１（図１）のエンコーダから受信したステージ２２の位置情報に基づいて、ノズルヘッド３４と重なっている区画４２を抽出し、ノズルヘッド３４と重なる区画４２内の吸引孔４０に接続された流量調整機構４３（図５Ｂ）を閉じる。図６において、閉じられた流量調整機構４３に接続されている吸引孔４０を、黒く塗り潰して示している。
【００３１】
実施例２のように、複数の吸引孔４０を含む区画４２ごとに吸引孔４０の閉塞を行ってもよい。
【００３２】
［実施例３］
図７Ａ〜図８を参照して、実施例３による基板製造装置について説明する。以下、実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
【００３３】
図７Ａに、実施例３による基板製造装置のステージ２２の断面図を示し、図７Ｂに、流量調整機構４３の平面図を示す。流量調整機構４３が、収容空間４６、閉塞部材４７、及び支持棒４８を含む。吸引孔４０が、収容空間４６に接続されている。収容空間４６は、その底面に開口する流路４９を介して共通流路４１に接続されている。収容空間４６内に、閉塞部材４７が収容されている。
【００３４】
収容空間４６、閉塞部材４７、及び流路４９（図７Ｂ）は、例えば円形の平面形状を有する。支持棒４８は、流路４９の中心を回転軸とした３回回転対称となる位置に配置されている。支持棒４８の各々は、収容空間４６の底面と上面とを接続し、流路４９の中心を通る鉛直線に対して、下方に向かって鉛直線に近づくように傾斜している。閉塞部材４７が、支持棒４８に支持されて、収容空間４６の底面から浮いている。このため、吸引孔４０、収容空間４６、及び共通流路４１を介して、保持面上の基板が保持面に吸着される。
【００３５】
閉塞部材４７は、磁性材料で形成されており、磁石に吸引される。保持面の上に磁石を配置すると、閉塞部材４７が磁石に吸引されて、収容空間４６の上面に接触する。閉塞部材４７が収容空間４６の上面に接触することにより、吸引孔４０が塞がれる。
【００３６】
図８に、薄膜を形成しているときのステージ２２及びノズルヘッド３４の断面図を示す。ノズルヘッド３４は、永久磁石を含む。例えば、ノズルヘッド３４の筐体を永久磁石で形成してもよいし、非磁性材料からなる筐体に永久磁石を埋め込んでもよい。図８では、ステージ２２側にＮ極が配置され、ステージ２２とは反対側にＳ極が配置されている例を示しているが、極性を反対にしてもよい。
【００３７】
ノズルヘッド３４の直下に位置する流量調整機構４３の閉塞部材４７が、ノズルヘッド３４からの磁気力により、ノズルヘッド３４に引き寄せられる。その結果、閉塞部材４７が、収容空間４６の上面に接触して吸引孔４０を塞ぐ。ノズルヘッド３４の直下に、吸引孔４０と重なったスルーホール２６が存在する場合、吸引孔４０が塞がれるため、スルーホール２６を通過する気流が発生しない。このため、実施例１の場合と同様に、薄膜材料の液滴の飛翔経路の乱れを防止することができる。
【００３８】
実施例３では、閉塞部材４７を磁性材料で形成し、ノズルヘッド３４が永久磁石を含む構成としたが、逆に、閉塞部材４７を永久磁石で形成し、ノズルヘッド３４の筐体を磁性材料で形成してもよい。さらに、ノズルヘッド３４が永久磁石を含み、かつ閉塞部材４７を永久磁石で形成し、両者の間に引力が働く構成としてもよい。
【００３９】
［実施例４］
図９Ａ及び図９Ｂを参照して、実施例４による基板製造装置について説明する。以下、実施例３との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例３では、閉塞部材４７とノズルヘッド３４（図８）との間に作用する磁気力が引力であった。実施例４では、両者の間に作用する磁気力が斥力である。
【００４０】
図９Ａに、実施例４による基板製造装置に用いられているステージ２２の断面図を示す。実施例４の流量調整機構４３は、収容空間４６、閉塞部材４７、弾性部材６０、及び閉塞環６１を含む。弾性部材６０には、例えばコイルばねが用いられる。弾性部材６０は、閉塞部材４７と収容空間４６の底面との間に挿入されており、閉塞部材４７を収容空間４６内に、上下に移動可能に支持する。閉塞環６１は、収容空間４６の底面から突出しており、収容空間４６の底面に開口する流路４９の開口部を取り囲む平面形状を有する。
【００４１】
閉塞部材４７に引力以外の外力が加わっていないとき、閉塞部材４７は、閉塞環６１の上面と、収容空間４６の上面との間に、いずれにも接触しない状態で支持されている。閉塞部材４７に、下方を向く外力が作用すると、弾性部材６０が弾性変形して、閉塞部材４７が閉塞環６１の上面に接触する。これにより、吸引孔４０と共通流路４１とを接続する流路４９が塞がれる。
【００４２】
図９Ｂに、薄膜を形成しているときのステージ２２及びノズルヘッド３４の断面図を示す。ノズルヘッド３４は、永久磁石を含む。ノズルヘッド３４の永久磁石と、閉塞部材４７の永久磁石とは、両者の間に斥力が作用する姿勢で配置されている。図９Ｂでは、閉塞部材４７とノズルヘッド３４とのＮ極同士が対向する例を示している。
【００４３】
ノズルヘッド３４の直下に位置する閉塞部材４７と、ノズルヘッド３４との間に斥力が働くため、閉塞部材４７に対して下向きの力が作用する。この力により、弾性部材６０が弾性変形し、閉塞部材４７が閉塞環６１の上面に接触する。これにより、吸引孔４０と共通流路４１とを接続する流路４９が塞がれる。このため、実施例３の場合と同様に、薄膜材料の液滴の飛翔経路の乱れを防止することができる。
【００４４】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００４５】
２０  定盤
２１  移動機構
２２  ステージ
２４  支持部材
２６  スルーホール
２７  基板
２８  撮像装置
３０  ノズルユニット
３１  ノズルユニット支持機構
３２  薄膜材料の液滴
３４  ノズルヘッド
３５  ノズルホルダ
３６  硬化用光源
３７  ノズル孔
３８  ノズル面
４０  吸引孔
４１  共通流路
４２  区画
４３  流量調整機構
４５  吸引装置
４６  収容空間
４７  閉塞部材
４８  支持棒
４９  流路
５０  薄膜パターン
５１  開口
５３  アイランド
５５  突出部
５７  薄膜材料を塗布しない環状の領域
６０  弾性部材
６１  閉塞環
７０  制御装置
７１  入力装置
７２  出力装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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