(57)【要約】【課題】ステージに保持した基板の浮き上がりを防止するとともに、ノズルヘッドの損傷を回避することが可能な膜形成装置を提供する。【解決手段】ステージが基板を保持する。ノズルヘッドがステージの上方に配置され、ステージに保持された基板に向けて液滴を吐出する。移動機構が、ステージに保持された基板と、ノズルヘッドとの一方を他方に対して基板の上面に平行な方向に移動させる。昇降機構が、ステージをノズルヘッドに対して昇降させる。ステージの上方に配置されたトップフレームが、基板を上昇させたときに、基板の上面の外周部に接触して基板の外周部をステージに押し付ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持するステージと、
前記ステージの上方に配置され、前記ステージに保持された前記基板に向けて液滴を吐出するノズルヘッドと、
前記ステージに保持された前記基板と、前記ノズルヘッドとの一方を他方に対して前記基板の上面に平行な方向に移動させる移動機構と、
前記ステージを前記ノズルヘッドに対して昇降させる昇降機構と、
前記ステージの上方に配置され、前記基板を上昇させたときに、前記基板の上面の外周部に接触して前記基板の外周部を前記ステージに押し付けるトップフレームと
を有する膜形成装置。
【請求項２】
前記移動機構は、前記ステージに保持された前記基板と前記トップフレームとの相対位置を固定させた状態で、前記基板と、前記ノズルヘッドとの一方を他方に対して移動させる請求項１に記載の膜形成装置。
【請求項３】
前記ノズルヘッドに対して前記トップフレームの高さが固定された状態で、前記昇降機構が前記ステージを上昇させる請求項１または２に記載の膜形成装置。
【請求項４】
前記トップフレームは、
前記基板の上面の外周部の一部分に接触する固定部と、
前記基板の上面の外周部のうち、前記固定部が接触しない部分に接触し、前記基板の大きさに応じて移動する可動部と
を含む請求項１または２に記載の膜形成装置。
【請求項５】
ステージに基板を載せて上昇させ、前記基板の上面の外周部を、前記ステージの上方に配置されて高さが固定されたトップフレームに接触させることにより、前記基板の外周部を下方に押し付けて、前記基板の反りを解消する工程と、
前記基板の反りを解消した状態で、前記基板の上面に、ノズルヘッドから膜材料を液滴化して吐出し、前記膜材料を前記基板に塗布する工程と
を有する膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージに保持された基板に向けて、ノズルヘッドから膜材料を液滴化して吐出することにより膜を形成する膜形成装置、及び膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズルヘッドから膜材料を液滴化して吐出して、基板の表面に、所定のパターンを有する膜を形成する技術が知られている（例えば、特許文献１）。膜を形成すべき対象物は、例えばプリント基板であり、膜材料はソルダーレジストである。
【０００３】
膜材料を液滴化して吐出する際には、基板がステージ上に真空チャック等によって固定される。形成される膜の解像度を高めるために、基板とノズルヘッドとの間隔を狭めることが好ましい。
【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】
プリント基板は、樹脂及び金属薄膜が積層された構造を有するため、これらの熱膨張係数の相違により、反りが発生する。真空チャックによりプリント基板を吸引しても、基板の反りに起因して基板の縁がステージから浮き上がってしまう場合がある。ステージから浮き上がった部分の高さが、プリント基板とノズルヘッドとの間隔の設定値を超えると、ノズルヘッドの直下にプリント基板を移動させるときに、ノズルヘッドがプリント基板に接触してしまう。
【０００６】
基板の縁を押さえるクランプ機構をステージ上に取り付けることにより、基板の浮き上がりを解消することが可能である。例えば、クランプを上昇させ、その下に基板を配置した後、クランプを下降させることにより、基板の浮き上がり部分を押さえ付けることができる。この構造では、クランプが上昇した状態でクランプがノズルヘッドの直下に移動すると、クランプがノズルヘッドに接触し、ノズルヘッドが損傷する危険性がある。
【０００７】
本発明の目的は、ステージに保持した基板の浮き上がりを防止するとともに、ノズルヘッドの損傷を回避することが可能な膜形成装置、及び膜形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によると、
基板を保持するステージと、
前記ステージの上方に配置され、前記ステージに保持された前記基板に向けて液滴を吐出するノズルヘッドと、
前記ステージに保持された前記基板と、前記ノズルヘッドとの一方を他方に対して前記基板の上面に平行な方向に移動させる移動機構と、
前記ステージを前記ノズルヘッドに対して昇降させる昇降機構と、
前記ステージの上方に配置され、前記基板を上昇させたときに、前記基板の上面の外周部に接触して前記基板の外周部を前記ステージに押し付けるトップフレームと
を有する膜形成装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の観点によると、
ステージに基板を載せて上昇させ、前記基板の上面の外周部を、前記ステージの上方に配置されて高さが固定されたトップフレームに接触させることにより、前記基板の外周部を下方に押し付けて、前記基板の反りを解消する工程と、
前記基板の反りを解消した状態で、前記基板の上面に、ノズルヘッドから滴化を吐出し、前記液滴を前記基板に塗布する工程と
を有する膜形成方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
トップフレームが基板の外周部をステージに押し付けることにより、基板の浮き上がりを解消することができる。トップフレームを昇降させる代わりに、ステージを昇降させるため、トップフレームとノズルヘッドとの接触によるノズルヘッドの損傷を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例による膜形成装置の概略図である。
【図２】図２Ａは、トップフレームの平面図であり、図２Ｂ及び図２Ｃは、図２Ａの一点鎖線２−２における断面図である。
【図３】図３は、実施例による膜形成方法のフローチャートである。
【図４】図４Ａは、比較例による膜形成装置のステージに保持した基板の縁の近傍の断面図であり、図４Ｂ及び図４Ｃは、実施例による膜形成装置のステージに保持した基板の縁の近傍の断面図である。
【図５】図５は、他の実施例による膜形成装置のトップフレーム、及びトップフレームの下方に配置されているステージ及び基板の平面図である。
【図６】図６Ａは、図５に示した実施例による膜形成装置に用いられている可動部の端部の斜視図であり、図６Ｂは、可動部と固定部との連係箇所の斜視図である。
【図７】図７は、さらに他の実施例による膜形成装置のトップフレーム、及びトップフレームの下方に配置されているステージ及び基板の平面図である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、図７の一点鎖線８−８における断面図である。
【図９】図９は、図７に示した実施例による膜形成装置に用いられている第１の可動部と第２の可動部との連係箇所、及び第１の部材と第２の部材との連結箇所の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に、実施例による膜形成装置の概略図を示す。基台１０の上に、移動機構１１及び昇降機構１２によりステージ１３が支持されている。ステージ１３の上面に、基板１５が保持されている。基板１５は、例えば真空チャックにより、ステージ１３の上面に吸着される。水平面をｘｙ面とし、鉛直方向をｚ方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。移動機構１１は、ステージ１３を、ｘ方向及びｙ方向に移動させることができる。昇降機構１２は、ステージ１３を基台１０に対してｚ方向に昇降させる。
【００１３】
ステージ１３の上方にトップフレーム１８が配置されている。昇降機構１２を動作させてステージ１３を昇降させるとき、基台１０に対するトップフレーム１８の相対位置は変化せず、その高さは一定である。
【００１４】
ステージ１３の上方に、ノズルヘッド２０が支持されている。ノズルヘッド２０は、ヘッド用昇降機構２１により、基台１０に対して昇降可能である。ノズルヘッド２０は、ステージ１３に保持された基板１５に向けて、複数のノズル孔から膜材料を液滴化して吐出する。基板１５に塗布された液状の膜材料を硬化することにより、膜が形成される。例えば、膜材料として紫外線硬化性の樹脂が用いられ、基板１５に塗布された膜材料に紫外線
を照射することにより、膜材料を硬化させることができる。
【００１５】
移動機構１１を動作させることにより、ステージ１３に保持された基板１５を、基板１５の上面に平行なｘ方向及びｙ方向に移動させることができる。なお、ステージ１３を移動させる代わりに、ノズルヘッド２０をｘ方向及びｙ方向に移動させてもよい。または、ステージ１３をｙ方向に移動させ、ノズルヘッド２０をｘ方向に移動させてもよい。上述のように、移動機構１１として、ステージ１３に保持された基板１５と、ノズルヘッド２０との一方を他方に対して基板１５の上面に平行な方向に移動させる機構を採用してもよい。
【００１６】
制御装置２３が、移動機構１１、昇降機構１２、ノズルヘッド２０、及びヘッド用昇降機構２１を制御する。制御装置２３に、形成すべき膜の平面形状を定義する画像データが記憶されている。制御装置２３が、画像データに基づいて、移動機構１１及びノズルヘッド２０を制御することにより、所望の平面形状を有する膜を形成することができる。
【００１７】
図２Ａに、トップフレーム１８の平面図を示す。トップフレーム１８の下方に配置されているステージ１３及び基板１５を破線で示している。トップフレーム１８は長方形の開口部１９を有する。トップフレーム１８の内周側の縁（開口部１９の縁）は、長方形の基板１５の縁よりやや内側、例えば５ｍｍ程度内側に位置する。このため、トップフレーム１８の内周側の縁を、基板１５の上面の外周部に接触させることができる。
【００１８】
図２Ｂ及び図２Ｃに、図２Ａの一点鎖線２−２における断面図を示す。図２Ｂに、ステージ１３を下降させた状態の断面図を示す。ステージ１３の上面に基板１５が保持されている。基板１５の反りに起因して、基板１５の縁が、ステージ１３の上面から浮き上がっている。基板１５の縁は、開口部１９の縁よりもやや外側に位置する。
【００１９】
図２Ｃに、ステージ１３を上昇させた状態の断面図を示す。昇降機構１２を動作させてステージ１３を上昇させると、基板１５の上面の外周部が、トップフレーム１８に接触する。トップフレーム１８の高さは固定されているため、基板１５の外周部がステージ１３に押し付けられる。これにより、基板１５の縁の浮き上がりが解消する。
【００２０】
次に、図３を参照して、実施例による膜形成方法について説明する。なお、必要に応じて、図１を参照する。
【００２１】
図３に、実施例による膜形成方法のフローチャートを示す。まず、ステップＳ１において、昇降機構１２（図１）を動作させてステージ１３（図１）を下降させる。この状態で、ステージ１３とトップフレーム１８（図２Ｂ）との間に、基板１５を挿入するための十分な空間が確保される。ステップＳ２において、基板１５（図２Ｂ）をステージ１３に保持させる。基板１５の搬入には、例えばロボットアームが用いられる。
【００２２】
ステップＳ３において、ステージ１３を上昇させ、図２Ｃに示したように、基板１５の縁の浮き上がりを解消する。ステップＳ４において、ステージ１３（図１）をｙ方向に移動させながら、ノズルヘッド２０の複数のノズル孔から膜材料を液滴化して吐出することにより、基板１５の上面に膜材料を塗布する。形成すべき膜の平面形状を定義する画像データに基づいて、ノズル孔からの吐出タイミングを制御することにより、所望の形状の領域に膜材料が塗布される。液状の膜材料に紫外線を照射することにより、膜材料を硬化させ、膜を形成する。紫外線は、例えば、ノズルヘッド２０の脇に取り付けられた光源から基板１５に向かって放射される。
【００２３】
ステップＳ５において、ステージ１３（図１）を下降させる。ステップＳ６において、
ステージ１３が下降した状態で、基板１５をステージ１３から搬出する。未処理の基板が残っている場合には、ステップＳ２に戻り、次の基板に対する膜形成処理を実行する。全ての基板の処理が終了した場合には、膜形成処理を終了する。
【００２４】
図４Ａ〜図４Ｃを参照して、上記実施例の優れた効果について説明する。図４Ａ〜図４Ｃは、基板１５の縁の近傍の断面図を示す。
【００２５】
図４Ａに、比較例による膜形成装置のステージ１３に基板１５を保持した状態の断面図を示す。比較例においては、トップフレーム１８（図１）が配置されていない。基板１５の反りに起因して、基板１５の縁がステージ１３の上面から浮き上がっている。基板１５の縁とステージ１３の上面との間隔が大きい場合には、真空チャックによって基板１５の縁をステージ１３に吸着することが困難である。基板１５の縁が浮き上がった状態で、ステージ１３をｙ方向に移動させると、基板１５の浮き上がった縁がノズルヘッド２０に接触してしまう場合がある。
【００２６】
図４Ｂに、実施例による膜形成装置において、ステップＳ２（図３）の直後のステージ１３、基板１５、及びトップフレーム１８の断面図を示す。基板１５の縁がステージ１３の上面から浮き上がっている。基板１５の浮き上がった縁の上方にトップフレーム１８が配置されている。トップフレーム１８の上面は、ノズルヘッド２０の下端よりも低い。
【００２７】
図４Ｃに、実施例による膜形成装置において、ステップＳ３（図３）の直後のステージ１３、基板１５、及びトップフレーム１８の断面図を示す。昇降機構１２を動作させてステージ１３を上昇させることにより、トップフレーム１８によって基板１５の縁がステージ１３に押し付けられる。このため、基板１５の縁の浮き上がりが解消する。
【００２８】
昇降機構１２を動作させてステージ１３を上昇させるとき、トップフレーム１８の高さは固定されたままである。このため、基板１５とノズルヘッド２０との接触を防止することができる。ノズルヘッド２０とトップフレーム１８との高さ方向の間隔Ｇを約０．１ｍｍに固定し、トップフレーム１８の厚さＨを約０．３ｍｍにすれば、基板１５とノズルヘッド２０との間隔を約０．４ｍｍに設定することが可能である。
【００２９】
基板１５を押し付けるためのクランプ等をステージ１３に対して昇降させる場合には、クランプが上昇した状態でノズルヘッド２０とクランプとが接触する危険性がある。実施例においては、トップフレーム１８がノズルヘッド２０に対して昇降しないため、操作ミス等があったとしても、ノズルヘッド２０とトップフレーム１８との接触事故が発生する危険性は低い。
【００３０】
トップフレーム１８は、基板１５の上面のうち、膜を形成しない外周部の領域と接触している。このため、トップフレーム１８は、基板１５への膜形成の阻害要因にはならない。基板１５とトップフレーム１８とが接触している領域の幅Ｗは、基板１５の上面の外周部分のうち膜を形成しない領域の幅よりも小さくなるように決定される。一例として、幅Ｗは５ｍｍ以下にされる。また、幅Ｗが小さくなりすぎると、基板１５を安定して押さえ付けることができない。基板１５を安定して押さえ付けるために、幅Ｗを１ｍｍ以上にすることが好ましい。
【００３１】
図５に、他の実施例による膜形成装置のトップフレーム１８、及びトップフレーム１８の下方に配置されているステージ１３及び基板１５の平面図を示す。以下、図１〜図４Ｃに示した実施例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。
【００３２】
図５に示した実施例では、トップフレーム１８が、固定部３０と可動部３１とを含む。
固定部３０は、図２Ａに示した実施例のトップフレーム１８と同一の平面形状を有する。可動部３１は、開口部１９の１つの辺（図５においてｙ軸に平行な辺）から、それに対向する辺まで達している。また、可動部３１は、可動部３１が連係している開口部１９の辺に平行な方向（図５においてｙ方向）に移動可能である。
【００３３】
基板１５は開口部１９より小さい。このため、固定部３０の内周側の縁で基板１５の外周部の全体を押さえ付けることができない。トップフレーム１８の固定部３０が、基板１５の上面の外周部の一部分に接触し、可動部３１が、基板１５の上面の外周部の他の一部分に接触する。具体的には、長方形の基板１５の相互に隣り合う２つの辺に、固定部３０が接触し、他の１つの辺に、可動部３１が接触する。残りの１つの辺には、トップフレーム１８が接触しない。基板１５の３つの辺をステージ１３に押さえ付けることにより、基板１５の反りを解消し、基板１５の全域をステージ１３に吸着することができる。
【００３４】
図６Ａに、可動部３１の一方の端部の斜視図を示す。他方の端部も同様の構造を有する。可動部３１は、ｘ方向に長い平板状の主部３２、及び主部３２の端部に設けられた連係部３３を含む。連係部３３の一部分が、主部３２の端部からｘ方向に突出している。連係部３３の上面が、主部３２の底面と同じ高さに配置される。連係部３３のｙ方向の寸法は、主部３２のｙ方向の寸法（幅）より小さい。このため、主部３２は連係部３３よりもｙ方向に突出している。
【００３５】
図６Ｂに、可動部３１と固定部３０との連係箇所の斜視図を示す。主部３２の端面が、固定部３０の内周側の側面に接触し、連係部３３が、固定部３０の下に挿入される。これにより、可動部３１の上方への移動が禁止され、基板１５に対して下向きの力を印加することが可能になる。連係部３３の上面が主部３２の底面と同じ高さになるため、主部３２の底面と、固定部３０の底面とは、同一平面上に位置する（面一になる）。このため、固定部３０の底面と可動部３１の主部３２の底面との両方が、基板１５の上面の外周部に接触する。
【００３６】
図５〜図６Ｂに示した実施例では、可動部３１を固定部３０に対して移動させることにより、種々の大きさの基板１５に対応することが可能である。
【００３７】
図７に、さらに他の実施例による膜形成装置のトップフレーム１８、及びトップフレーム１８の下方に配置されているステージ１３及び基板１５の平面図を示す。以下、図５〜図６Ｂに示した実施例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。
【００３８】
図７に示した実施例においては、トップフレーム１８が固定部３０及び可動部３１以外に、他の可動部３４を含む。以下、可動部３１を「第１の可動部」といい、可動部３４を「第２の可動部」ということとする。第２の可動部３４は、開口部１９の１つの辺（図５においてｘ軸に平行な上側の辺）から、第１の可動部３１まで達しており、第１の可動部３１に平行な方向（図５においてｘ方向）に移動可能である。第２の可動部３４は、図５に示した実施例において、トップフレーム１８で押さえ付けられていなかった基板１５の１つの辺（図７において左側の辺）接触し、基板１５をステージ１３に押さえつける。
【００３９】
図８Ａに、図７の一点鎖線８−８における断面図を示す。ステージ１３の上に基板１５が保持されている。固定部３０が、基板１５の右側の縁をステージ１３に押し付け、第１の可動部３１が、基板１５の左側の縁をステージ１３に押し付けている。第２の可動部３４が、固定部３０から第１の可動部３１まで達する。第１の可動部３１がｙ方向に移動すると、可動部３４は、第１の可動部３１の移動に応じて伸縮する。
【００４０】
第２の可動部３４は、固定部３０に連係する第１の部材３５と、第１の可動部３１に連係する第２の部材３６とを含む。第１の部材３５の底面に第１の溝３７が形成されている。第１の溝３７は、第１の部材３５の第１の可動部３１側の端部（図８Ａにおいて左端）から、第１の部材３５の長さ方向（ｙ方向）に延びる。第２の部材３６が、第１の部材３５の左端から第１の溝３７内に挿入されている。第１の部材３５への第２の部材３６の挿入の深さは可変である。図８Ｂに示すように、基板１５の大きさに応じて第１の可動部３１をｙ方向に移動させると、第１の部材３５への第２の部材３６の挿入の深さが変化し、第２の可動部３４が伸縮する。
【００４１】
第２の部材３６の左端近傍の底面に、第２の溝３８が形成されている。第２の溝３８はｘ方向に延び、第２の部材３６の一方の側面から他方の側面まで達する。第１の可動部３１は、第２の溝３８に挿入されて、第２の部材３６をｘ方向に貫通している。第１の可動部３１が第２の溝３８に挿入された状態で、第２の部材３６を第１の可動部３１に対してｘ方向に移動させることができる。
【００４２】
第１の部材３５の右端（固定部３０に連係している端部）の構造は、図６Ａに示した第１の可動部３１の端部の構造と同一である。
【００４３】
図９に、第１の可動部３１と第２の可動部３４との連係箇所、及び第１の部材３５と第２の部材３６との連結箇所の斜視図を示す。図９においては、天地が逆転されて表されており、第１の可動部３１及び第２の可動部３４の底面が上方を向いている。
【００４４】
第１の部材３５の底面に第１の溝３７が形成され、第１の溝３７に第２の部材３６が挿入されている。第１の溝３７の、ｙ軸に直交する断面形状は、第２の部材３６の、ｙ軸に直交する断面形状に整合する。第１の溝３７及び第２の部材３６の断面は、第１の部材３５に対する第２の部材３６のｙ方向への移動を許容するが、ｙ軸と直交する方向への移動を禁止する形状を有する。
【００４５】
第２の部材３６の底面に第２の溝３８が形成され、第２の溝３８に第１の可動部３１が挿入されている。第２の溝３８の、ｘ軸に直交する断面形状は、第１の可動部３１の、ｘ軸に直交する断面形状に整合する。第２の溝３８及び第１の可動部３１の断面は、第１の可動部３１に対する第２の部材３６のｘ方向への移動を許容するが、ｘ軸と直交する方向への移動を禁止する形状を有する。
【００４６】
第１の可動部３１、第１の部材３５、及び第２の部材３６の底面は、同一平面上に位置する（面一である）。これらの底面が基板１５（図８Ａ、図８Ｂ）の上面の外周部に接触することにより、基板１５の縁をステージ１３（図１）に押し付けることができる。
【００４７】
図５に示した実施例では、トップフレーム１８が基板１５の上面の３つの辺に接触するが、残りの１つの辺には接触しない。これに対し、図７〜図９に示した実施例では、トップフレーム１８が基板１５の上面の４つの辺に接触する。このため、基板１５をより安定してステージ１３（図１）に押し付けることができる。
【００４８】
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】
【００４９】
１０  基台
１１  移動機構
１２  昇降機構
１３  ステージ
１５  基板
１８  トップフレーム
１９  開口部
２０  ノズルヘッド
２１  ヘッド用昇降機構
３０  固定部
３１  可動部（第１の可動部）
３２  主部
３３  連係部
３４  可動部（第２の可動部）
３５  第１の部材
３６  第２の部材
３７  第１の溝
３８  第２の溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2016012580.tif 000006
【図５】
2016012580.tif 000007
【図６】
2016012580.tif 000008
【図７】
2016012580.tif 000009
【図８】
2016012580.tif 000010
【図９】
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