(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にパターンを形成するパターン形成装置であって、
パターンを形成するための所定の材料を基板に向けて吐出する吐出部と、
基板に対して前記吐出部を相対的に移動させる移動機構と、
を備え、
前記吐出部が、
所定の配列方向に配列された複数の吐出口を有する第１ノズル部と、
前記第１ノズル部と同じピッチにて配列された複数の吐出口を有する第２ノズル部と、
前記第１ノズル部および前記第２ノズル部を支持する支持部と、
を有し、
前記第１ノズル部が第１基準部位を有し、前記支持部が第２基準部位を有し、前記第１ノズル部が前記支持部に取り付けられる際に前記第１基準部位と前記第２基準部位とが当接することにより、前記配列方向に関して前記第１ノズル部の位置決めが行われ、
前記第２ノズル部が前記第１ノズル部と同様に前記支持部に対して取り付けられ、
前記第１ノズル部と前記第２ノズル部との間における吐出間隙が前記配列方向に関して前記ピッチと等しくされ、前記第１ノズル部および前記第２ノズル部により前記配列方向に関して一定のピッチにて材料の吐出が行われ、
吐出口のピッチが変更される場合に、前記第１ノズル部および前記第２ノズル部を吐出口のピッチが異なる他の第１ノズル部および他の第２ノズル部に交換することにより、前記第１ノズル部および前記第２ノズル部の前記配列方向に関する相対的位置が変更されることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン形成装置であって、
前記支持部が、前記第２基準部位の位置を調整するとともにロックする手段を有することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のパターン形成装置であって、
前記第２ノズル部からの前記所定の材料の吐出および停止が前記第１ノズル部の吐出動作から独立して行われることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン形成装置であって、
前記吐出部とともに移動し、前記吐出部から基板上に吐出された前記所定の材料を硬化させる硬化部をさらに備えることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のパターン形成装置であって、
前記所定の材料が平面表示装置のパネルに形成されるパターンの材料であることを特徴とするパターン形成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のパターン形成装置であって、
前記支持部が、前記第１ノズル部および前記第２ノズル部を含む複数のノズル部を前記配列方向に配列するようにして着脱自在に支持し、
前記配列方向の一方側のノズル部に、吐出のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御バルブが取り付けられることを特徴とするパターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上にパターンを形成する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に微細なパターンを形成する際には、従来より、フォトリソグラフィが利用されている。例えば、プラズマ表示装置に用いられるパネルを製造する際の隔壁形成では隔壁材料を基板の全面に塗布した後、レジスト塗布、乾燥、露光、現像、剥離、エッチング等の工程を経て不要部分の除去が行われる。基板上に厚いパターンを形成する際には、フォトリソグラフィが一般的に利用されるが、多数の装置を用いた複雑な工程が必要となるため、製造コストが高くなるという問題を有している。さらに、パターンの種類を変更する際には、関連するマスクを交換したり、各装置の設定を全て変更しなければならない。
【０００３】
一方、スクリーン印刷を用いて基板上に厚いパターンを形成する場合、複数回の印刷が必要になるとともに複数回の印刷に使用されるスクリーンのメッシュの細かさやパターン（開口の大きさ）を僅かに変更する必要があり、メッシュ交換に伴うスループットの低下およびコストアップが生じてしまう。
【０００４】
そこで、近年ではノズルから材料を吐出することにより基板上にパターンを形成する技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、１つの吐出口を有するノズルのみを用いて基板上にパターンを形成すると１枚の基板の処理に膨大な時間を要することから、多数の吐出口からパターン形成用の材料の吐出が同時に行われることが好ましい。１つのノズルに多数の吐出口を設ける場合、各吐出口の位置関係は固定されるため、原則として線状のパターンのピッチを変更することが困難となる。
【０００６】
しかしながら、例えば、平面表示装置用のパネルには様々なサイズがあり、さらに、様々なピッチにてパターンの形成が行われることから、材料の吐出によるパターン形成は何らかの改善を行わない限り多品種のパネル製造には向いていないといえる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、複数の吐出口から材料を吐出しつつ様々なピッチにて、あるいは、様々な大きさの基板上に容易にパターンを形成することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板上にパターンを形成するパターン形成装置であって、パターンを形成するための所定の材料を基板に向けて吐出する吐出部と、基板に対して前記吐出部を相対的に移動させる移動機構とを備え、前記吐出部が、所定の配列方向に配列された複数の吐出口を有する第１ノズル部と、前記第１ノズル部と同じピッチにて配列された複数の吐出口を有する第２ノズル部と、前記第１ノズル部および前記第２ノズル部を支持する支持部とを有し、前記第１ノズル部が第１基準部位を有し、前記支持部が第２基準部位を有し、前記第１ノズル部が前記支持部に取り付けられる際に前記第１基準部位と前記第２基準部位とが当接することにより、前記配列方向に関して前記第１ノズル部の位置決めが行われ、前記第２ノズル部が前記第１ノズル部と同様に前記支持部に対して取り付けられ、前記第１ノズル部と前記第２ノズル部との間における吐出間隙が前記配列方向に関して前記ピッチと等しくされ、前記第１ノズル部および前記第２ノズル部により前記配列方向に関して一定のピッチにて材料の吐出が行われ、吐出口のピッチが変更される場合に、前記第１ノズル部および前記第２ノズル部を吐出口のピッチが異なる他の第１ノズル部および他の第２ノズル部に交換することにより、前記第１ノズル部および前記第２ノズル部の前記配列方向に関する相対的位置が変更される。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターン形成装置であって、前記支持部が、前記第２基準部位の位置を調整するとともにロックする手段を有する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のパターン形成装置であって、前記第２ノズル部からの前記所定の材料の吐出および停止が前記第１ノズル部の吐出動作から独立して行われる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン形成装置であって、前記吐出部とともに移動し、前記吐出部から基板上に吐出された前記所定の材料を硬化させる硬化部をさらに備える。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のパターン形成装置であって、前記所定の材料が平面表示装置のパネルに形成されるパターンの材料である。
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のパターン形成装置であって、前記支持部が、前記第１ノズル部および前記第２ノズル部を含む複数のノズル部を前記配列方向に配列するようにして着脱自在に支持し、前記配列方向の一方側のノズル部に、吐出のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御バルブが取り付けられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一の実施の形態に係るパターン形成装置１の概略構成を示す図である。パターン形成装置１は、プラズマ表示装置のガラス基板（以下、「基板」という。）９上に隔壁９１のパターンを形成する装置であり、隔壁９１が形成された基板９は他の工程を介してプラズマ表示装置の組立部品であるパネル（通常、リアパネル）となる。
【００１５】
パターン形成装置１では、基台１１上にステージ移動機構２が設けられ、ステージ移動機構２により基板９を保持するステージ３が図１中に示すＸ方向に移動可能とされる。基台１１にはステージ３を跨ぐようにしてフレーム１２が固定され、フレーム１２にはヘッド部５が取り付けられる。
【００１６】
ステージ移動機構２は、モータ２１にボールねじ２２が接続され、さらに、ステージ３に固定されたナット２３がボールねじ２２に取り付けられた構造となっている。ボールねじ２２の上方にはガイドレール２４が固定され、モータ２１が回転すると、ナット２３とともにステージ３がガイドレール２４に沿ってＸ方向に滑らかに移動する。
【００１７】
ヘッド部５は、ベース５１の下面に基板９上に隔壁材料を吐出する吐出部５２、および、基板９に向けて紫外線を照射する光照射部５３を有し、吐出部５２には逆止弁５２１を有する供給管５２２が取り付けられる。供給管５２２は分岐しており、一方がポンプ５２３に接続され、他方が制御弁５２４を介して隔壁材料を貯留するタンク５２５に接続される。光照射部５３は光ファイバ５３１を介して紫外線を発生する光源ユニット５３２に接続される。
【００１８】
ステージ移動機構２のモータ２１、吐出部５２、ポンプ５２３、制御弁５２４および光源ユニット５３２は制御部６に接続され、これらの構成が制御部６により制御されることにより、パターン形成装置１による基板９上への隔壁パターンの形成が行われる。
【００１９】
図２は吐出部５２の底面図である。吐出部５２の本体である支持部５２０はＹ方向に配列するようにして複数のノズル部７１を着脱自在に支持する。各ノズル部７１には複数の吐出口７１１が所定ピッチにてＹ方向に形成されている。また、複数のノズル部７１は（＋Ｘ）方向および（−Ｘ）方向に交互にずれながら配置され、ノズル部７１間における隔壁材料の吐出間隙がＹ方向に関して吐出口７１１のピッチと等しくされる。すなわち、複数のノズル部７１によりＹ方向に関して広い範囲で一定のピッチにて隔壁材料の吐出が行われる。
【００２０】
図３は１つのノズル部７１を（−Ｘ）側から（＋Ｘ）方向を向いて見たときの様子を示す図であり、図４は（−Ｚ）側から（＋Ｚ）方向を向いて見たときの様子を示す図である。全てのノズル部７１は同様の手法にて取り付けられる。各ノズル部７１はブロック状となっており、支持部５２０の溝状の凹部５２０ａに挿入される。
【００２１】
図３に示すように、凹部５２０ａ内部には（−Ｚ）方向に突出する突起６１１が２つ形成されており、突起６１１とノズル部７１の（＋Ｚ）側の面６１２とが当接することによりノズル部７１のＺ方向に関する位置決めが行われる。また、ノズル部７１の（＋Ｙ）側の面には突起６２２が形成されており、突起６２２が凹部５２０ａの（＋Ｙ）側の面６２１に当接することによりノズル部７１のＹ方向の位置決めが行われる。
【００２２】
さらに、図３および図４に示すように、凹部５２０ａの（＋Ｘ）側の面にも３つの突起６３１が形成されており、突起６３１がノズル部７１の（＋Ｘ）側の面６３２（図４参照）に当接することによりノズル部７１のＸ方向に関する位置および姿勢が決定される。すなわち、ノズル部７１側の基準となる複数の部位と支持部５２０側の基準となる複数の部位とが当接することによりノズル部７１の支持部５２０に対する位置が決定される。
【００２３】
ノズル部７１の（−Ｘ）側の面は支持部５２０を貫通する固定ねじ７３により付勢され、ノズル部７１の交換および位置決めは固定ねじ７３をゆるめてノズル部７１を取り出し、新たなノズル部７１を凹部５２０ａの内部に当接させて固定ねじ７３を締めるだけで簡単に行うことができる。
【００２４】
なお、図３に示すようにノズル部７１の（＋Ｚ）側にはシール用の２つのＯリング７２１が取り付けられた導入管７２が設けられており、ノズル部７１が支持部５２０に取り付けられると、支持部５２０内の流路５２０ｂと導入管７２とがパッキン５２０ｃを介して接続され、流路５２０ｂから導入管７２へと隔壁材料が供給可能とされる。
【００２５】
図５は基板９上に隔壁材料が吐出される様子を（＋Ｙ）側から（−Ｙ）方向を向いて見たときの様子を示す図であり、図６は隔壁材料の吐出途上の基板９上の様子を示す平面図である。以下、パターン形成装置１による隔壁形成の基本動作について説明する。
【００２６】
吐出部５２からの隔壁材料の吐出は、図１に示す逆止弁５２１、ポンプ５２３および制御弁５２４により行われる。まず、制御部６の制御により制御弁５２４が開放された状態でポンプ５２３が吸引動作を行う。このとき、逆止弁５２１により隔壁材料の逆流が阻止されるため、タンク５２５からポンプ５２３へと隔壁材料が引き込まれる。次に、制御部６の制御により制御弁５２４が閉じられ、ポンプ５２３が押出動作を行う。これにより、吐出部５２から連続的に隔壁材料が吐出される。
【００２７】
隔壁材料の吐出が行われる際には、制御部６がステージ移動機構２のモータ２１を駆動制御し、吐出部５２の下方にて基板９の表面が（−Ｘ）方向（図１中の矢印３１の方向）に移動するように制御を行う。これにより、図５に示すようにノズル部７１からの隔壁材料のパターン（すなわち、隔壁９１）が基板９上に（＋Ｘ）方向へと順次形成される。既述のように複数のノズル部７１の吐出口７１１はＹ方向に関して一定のピッチにて配列されるため、図６に示すように基板９上には多数の隔壁９１が一定のピッチにて同時に形成される。
【００２８】
図５および図６に示すように吐出部５２の進行方向（基板９に対する相対的な進行方向）の後方には光照射部５３が配置され、光照射部５３が吐出部５２とともに基板９に対して相対的に移動しつつ光照射部５３から紫外線が出射される。その結果、基板９上の隔壁９１に順次紫外線が照射される。隔壁材料はガラスやセラミックスの粉末に紫外線硬化樹脂を含む樹脂を混入したものであり、紫外線が照射されることにより隔壁９１の硬化が行われ、隔壁９１の形状が時間とともに崩れて（ダレて）広がってしまうことが防止される。
【００２９】
隔壁９１の硬化により、隔壁９１の基板９に接する部分の長さ（Ｗ）に対する高さ（Ｈ）の比（Ｈ／Ｗ）を大きくすることが可能となる。例えば、幅５０μｍ、高さ４００μｍの隔壁であっても適切に形成することが実現される。なお、パターン形成装置１により形成された隔壁は別途焼成され、有機物が除去される。
【００３０】
図７はノズル部７１を吐出口７１１のピッチが異なる他のノズル部７１へと交換することにより、隔壁９１のＹ方向に関するピッチが変更された様子を示す平面図である。吐出口７１１のピッチが変更される場合、複数のノズル部７１のＹ方向に関する相対的位置を変更する必要が生じる。図３に示すようにノズル部７１のＹ方向の位置は突起６２２により決定されることから、突起６２２の高さは吐出口７１１のピッチに合わせて予め設定されている。したがって、吐出口７１１のピッチが変更される場合であっても、ノズル部７１の単純な交換作業により複数のノズル部７１が適切な相対的位置関係とされる。
【００３１】
図８は吐出部５２を（−Ｘ）側から（＋Ｘ）方向を向いて見たときの様子を示す図である。吐出部５２の支持部５２０上には、（＋Ｙ）側の幾つかのノズル部７１に対応して制御バルブ７４が取り付けられる。各制御バルブ７４は空気圧等で対応するノズル部７１からの吐出のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００３２】
図９および図１０は、対応する制御バルブ７４を有するノズル部７１からの吐出および停止が、対応する制御バルブ７４が存在しないノズル部７１の吐出動作から独立して行われる様子を示す平面図である。なお、これらの図では光照射部５３の図示を省略している。図９では全てのノズル部７１から隔壁材料が吐出されることにより基板９上の平行斜線を付す領域９１ａに隔壁９１が形成される様子を示している。ここで、図１０に示すようにＹ方向の幅が狭い基板９に隔壁９１の形成を行う場合、（＋Ｙ）側の２つのノズル部７１からの吐出が制御バルブ７４により停止される。これにより、基板９上の領域９１ｂのみに隔壁９１の形成が行われる。
【００３３】
このように、制御バルブ７４が制御部６（図１参照）により制御されることにより、Ｙ方向の幅の異なる複数種類の基板９に対しても吐出部５２全体を交換することなく適切に隔壁９１の形成が可能とされる。
【００３４】
図１１はノズル部７１の他の例を示す図である。図１１では支持部５２０に下方に突出する凸部５２０ｄが設けられ、凸部５２０ｄの下面から支持部５２０内部に向かってノズル部７１が挿入される凹部５２０ａが形成される。凸部５２０ｄの一部には切欠部５２０ｅが形成されており、切欠部５２０ｅにおいて導入管７５がノズル部７１に接続される。
【００３５】
図１２は導入管７５の接続端８１とノズル部７１の接続端８２とを示す断面図である。接続端８１および接続端８２には互いに嵌り合うねじが形成されており、さらに、接続端８１が接続端８２に接続されると、接続端８１内部のチューブ８１１が接続端８２内部のテーパを有する穴８２１と当接し、接続端８１から接続端８２内部へと隔壁材料の導入が可能とされる。
【００３６】
また、図３の場合と同様に、凹部５２０ａ内部にはノズル部７１の（＋Ｚ）側の面６１２と当接することによりノズル部７１のＺ方向の位置決めを行う２つの突起６１１が形成されており、ノズル部７１の（＋Ｘ）側の面と当接することによりノズル部７１のＸ方向の位置および姿勢を決定する３つの突起６３１が形成されている。そして、凸部５２０ｄを貫通する固定ねじ７３によりノズル部７１が支持部５２０に対して固定される。
【００３７】
ノズル部７１の（＋Ｙ）側には凸部５２０ｄを貫通する調整部材６５１を有する調整機構６５が設けられる。調整機構６５では調整部材６５１のノズル部７１側の端面の位置を調整するとともにロックすることが可能とされている。すなわち、調整部材６５１の端面は、位置の変更が可能な支持部５２０側の基準部位となっている。調整機構６５としては、例えば、ロック可能なマイクロメータ（マイクロメータの先端が調整部材６５１とされる。）や雄ねじである調整部材６５１を凸部５２０ｄに形成された雌ねじに挿入し、ナットで調整部材６５１を固定する機構が利用される。そして、調整部材６５１の先端（（−Ｙ）側の先端）とノズル部７１の（＋Ｙ）側の面６５２とが当接することによりノズル部７１のＹ方向に関する位置決めが行われる。
【００３８】
調整機構６５によるノズル部７１のＹ方向に関する位置の調整は、ノズル部７１の吐出口７１１のピッチに合わせて予め行われ、複数のノズル部７１から基板９の表面に向かって所定のピッチにて隔壁材料の吐出が行われる。調整機構６５を支持部５２０に設けることにより、ノズル部７１の形状は支持部５２０の取付場所に依存することなく共通の形状とすることが可能となる。
【００３９】
以上に説明してきたように、パターン形成装置１はノズル部７１の交換を容易に行うことができることから、メンテナンスや品種切り替えの時間を削減することができ、スループットを向上することができる。また、複数のノズル部７１を支持部５２０に取り付けることにより、メンテナンスや不良ノズルの交換がさらに容易とされる。隔壁のピッチのみならず、幅、高さも容易に変更することができる。
【００４０】
一方、基板の大きさのみが変更される場合には制御バルブ７４の制御によりノズル部７１の交換等が不要とされ、非常に短時間に基板の大きさの変更が可能となる。したがって、パターン形成装置１では効率よく多品種生産を行うことができる。
【００４１】
なお、１枚の大型基板から複数枚の基板を分割して製造する場合であっても、分割数の変更に柔軟に対応することができる。
【００４２】
また、複数の隔壁を同時に形成するパターン形成装置１は、平面表示装置のパネルにおける隔壁形成を効率よく低コストにて行うことができ、平面表示装置用のパネル製造の分野に特に適している。さらに、隔壁材料の吐出により、従来のフォトリソグラフィやスクリーン印刷を用いた手法よりも低コストにて隔壁のパターンを形成することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変更が可能である。
【００４４】
例えば、基板やパターン形成用の材料は上記実施の形態に示したものに限定されず、ガラス基板にプラズマ表示装置用の蛍光体材料、有機ＥＬ表示装置用の隔壁材料や有機材料の吐出が行われてもよい。さらに、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等の平面表示装置用のガラス基板に配線を形成するための導電性ペーストの吐出が行われてもよい。
【００４５】
なお、パターン形成装置１は複数の直線状のパターンが形成される平面表示装置用のパネル製造に特に適しているが、半導体基板や通常の配線基板に導電性ペーストを用いて配線を形成する技術にも適用することができ、パターン形成装置１は様々なパターン形成技術に応用することができる。
【００４６】
隔壁材料（配線材料等の他の材料であってもよい。）の硬化も他の手法により行われてよい。例えば、紫外線以外の光により硬化が行われてもよく、熱、酸素ガス、多湿ガス等を隔壁９１に付与することにより硬化が行われてもよい。
【００４７】
パターン形成装置１では、ヘッド部５に対してステージ３が移動するが、ステージ３に対してヘッド部５が移動してもよい。ヘッド部５のステージ３に対する移動は相対的なものでよい。
【００４８】
ノズル部７１の形状およびノズル部７１の位置決め手法も適宜変更されてよい。例えば、ノズル部７１が位置決めピンにより支持部５２０に対して位置決めされてもよい。ノズル部７１の基準となる部位と支持部５２０の基準となる部位とを当接させてノズル部７１の位置決めを行うことにより、ノズル部７１の交換を容易に行うことが実現される。
【００４９】
調整機構６５についてもノズル部７１の位置の調整を行うことができるのであれば、他の機構が採用されてよい。
【００５０】
全てのノズル部７１が互いに独立して吐出制御されてもよい。この場合、隔壁９１の端部を基板９上の所定位置に合わせることが可能となる。
【００５２】
ノズル部７１と支持部５２０との流路の接続は特別な構造により行われる必要はなく、市販のワンタッチのジョイント等が用いられてよい。
【００５３】
支持部５２０からノズル部７１へと隔壁材料等が流入する流路は１つに限定されず、複数のノズル部７１から均等に材料を吐出するために複数の流路が設けられてよい。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１ないし６の発明では、ノズル部の交換を容易に行うことができる。
【００５５】
また、請求項２の発明では、ノズル部の位置の調整を行うことができる。
【００５７】
また、請求項３の発明では、基板の大きさの変更を容易に行うことができる。
【００５８】
また、請求項４の発明では、厚いパターンを形成することができる。
【００５９】
また、請求項５の発明では、平面表示装置のパネルにおけるパターンを容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パターン形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】吐出部の底面図である。
【図３】ノズル部を示す図である。
【図４】ノズル部を示す図である。
【図５】基板上に隔壁材料が吐出される様子を示す図である。
【図６】隔壁材料の吐出途上の基板の様子を示す平面図である。
【図７】隔壁のピッチが変更された様子を示す平面図である。
【図８】吐出部を示す図である。
【図９】吐出部からの吐出の様子を示す図である。
【図１０】吐出部からの吐出の様子を示す図である。
【図１１】ノズル部の他の例を示す図である。
【図１２】導入管の接続端とノズル部の接続端とを示す断面図である。
【符号の説明】
１  パターン形成装置
２  ステージ移動機構
９  基板
５２  吐出部
５３  光照射部
６５  調整機構
７１  ノズル部
７３  制御バルブ
９１  隔壁
５２０  支持部
６１１，６３１  突起
６１２，６３２  面
６２１  面
６２２  突起
７１１  吐出口
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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