(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板保持機構を備えた基板保持テーブルと、前記基板にペーストを塗布するペースト塗布機構を備え、前記ペースト塗布機構は、前記基板に対向するように吐出口を有するノズルと、前記吐出口から吐出するペーストを収納したペースト収納筒と、前記基板と前記ノズルとの間隔を調整する間隔調整手段と、前記基板と前記ノズルとの相対位置関係を変化させる駆動機構からなるペースト塗布機において、
前記基板保持テーブルとペースト塗布機構とは真空チャンバ内に収納され、前記真空チャンバの一部を構成する架台面に対向するように前記基板保持テーブルが設けられ、前記架台の裏面に設けたダクトに連通するように架台面に複数の吸引口が設けられ、前記ダクトに接続した減圧源により真空チャンバ内を減圧し、前記基板保持テーブルは前記基板を塗布面を下に向けて保持し、前記ペースト塗布機は、前記ノズルの吐出孔を位置決めするノズル保持手段と、前記ペースト収納筒にプランジャ押し出し式のペースト吐出手段とを備え、前記真空チャンバ内が所定の減圧状態でペースト塗布を行うことを特徴とするペースト塗布機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板上に所望の形状のペーストパターンを描画するペースト塗布機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のペースト塗布機では、特開平１１−２６２７１２号公報に示すような、架台上にペーストを塗布する基板を載せて位置合わせが可能なテール部を設け、その上に上下または左右に移動可能なペースト収納筒を設けて、基板上に所望のペーストパターンを描画する構成としてしている。従来は、このペースト塗布機を塵埃の少ないクリーンルーム内に設置してペーストを塗布するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように従来の技術では、ＬＣＤの製造におけるシール塗布工程においては、クリーンルームの清浄な環境において、大気中でペーストパターンを塗布描画しているが、摺動部などから発生するパーティクルや微小空気粒がペーストパターンの塗布中に基板表面とペーストの界面に巻き込まれる問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、上記の問題を解消し、ペーストと基板表面の界面に異物や微小空気粒を巻き込むことなくペーストパターンの塗布描画を安定化できるペースト塗布機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は基板の塗布面を下に向けて保持する手段に基板を保持し、塗布面に対向するようにノズルの吐出孔を位置決めするノズル保持手段とプランジャ押し出し式のペースト吐出手段とノズル先端と基板塗布面の間隔調整手段及び基板塗布面に平行な面内で該基板と該ノズルとの相対位置関係を変化させる手段を真空チャンバー内に収納したペースト塗布機とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
先ず、始めに、ＬＣＤパネル用のシールパターンを高速に塗布する場合の問題点について説明する。
塗布タクトを向上させる為に、基板の移動速度を早くする必要がある。これについて、塗布に関する問題点の検討を流体解析ソフトにより進めたところ、高速に基板又はノズルを移動させると、ノズルから吐出されたペーストが基板表面に転写される際に、空気を巻き込み、安定した塗布ができない現象が発生した。
【０００７】
このように、シール剤がノズルから吐出され、基板の表面に塗布される際に、大気を巻き込んでしまうことを防止する必要がある。そこで、本発明では真空内でシール剤の塗布を行うようにした。この真空中でペーストを塗布するための装置について以下に説明する。
【０００８】
図１は本発明によるペースト塗布機の一実施形態を示す斜視図である。
図において、架台１上には、Ｙ軸移動機構を含む固定支持フレーム２ａ、２ｂが固定されている。この固定支持フレーム２ａ、２ｂの間には、可動支持フレーム３が取り付けられ、この可動フレーム３の両端部側に、門型に形成された固定支持フレーム２ａ、２ｂの、上部フレームの下面に設けたガイドレールに沿って移動させる為のＹ軸移動用リニアモータ２ａ−ｍ、２ｂ−ｍが設けてある。さらに、可動支持フレーム３には、Ｘ軸移動機構を構成するリニアモータ３ｍが取り付けてある。このＸ軸移動機構には、更にＺ軸移動機構６が設けてある。更に、固定支持フレーム２ａ、２ｂの上部フレームの上面側に基板保持機構を備えた基板保持テーブル１２が設けられている。
【０００９】
基板４は、図示していない基板移動用ハンド等により基板保持テーブル１２の下面側に搬入され、所定位置に搬入されたときに、基板保持機構の１部を構成する吸引吸着機構を動作させて、吸引吸着する。なお、本実施形態の基板保持機構は、吸引吸着機構の他に静電吸着機構を備えている。更に、図示していないが、減圧時に基板が基板保持機構から脱落した場合を想定して、基板保持テーブル１２の近傍に減圧時に基板側に張り出すことのできる基板受けが設けてある。本実施形態では基板の塗布面が下向き（重力方向を向く）になるように保持する構成としてある。この構成により、落下する塵埃が基板塗布面に付着することを防止している。
【００１０】
これら、固定支持フレーム２ａ、可動支持フレーム３ａ、Ｘ軸移動機構３、及び基板保持テーブル１２等を覆うように真空チャンバーを形成する上カバー１ａが設けてある。真空チャンバーは、前述の上カバー１ａと架台１の上面（真空チャンバー下部）とから構成されている。そして、架台１の上面にはチャンバ内の気体を吸引して、減圧する複数の吸引口５ａ〜５ｆが設けてあり、この各吸引口５ａ〜５ｆは架台１下面側に設けた、ダクトに連通し、ダクトの一端側は塞がれており、他端側に真空排気口５が設けられている。この真空排気口５は、図示していな真空ポンプ又は減圧源に接続されている。このように、基板保持テーブル１２に対して、重力方向で下に位置する架台面に吸引口５ａ〜５Fを設けることで、チャンバ内の塵埃は架台面側に集まると共に、吸引口から吸引されるためチャンバ内の塵埃が減少し基板面に付着することを防止できる。
【００１１】
更に、上カバー１ａには図５に示すように、基板４を出し入れする為の扉を兼ねたゲートバルブ１３を備えている。このゲートバルブは、塗布する最大の基板幅より若干広く、高さ方向は、少なくとも基板を出し入れする際、基板と基板移動用ハンドが入るだけの高さを有する。このゲートバルブ１３の開閉は、本実施形態ではサーボモータによって行う方式としているが、エアーシリンダで行ってもよい。
【００１２】
またＺ軸移動機構６には、ペースト吐出機構を構成するペースト収納筒７とノズル８が設けられ、更に、距離計８ａや図示しない照明機構付きの画像認識カメラが設けてある。ペースト収納筒７は、図示しないリニヤガイドの可動部に着脱自在に取り付けられている。また、画像認識カメラは、基板の位置合わせやペーストパターンの形状認識などのために基板に対向するように設けられている。
【００１３】
更に、架台１の下部には上記の各機構（リニアモータ２ａ−ｍ，２ｂ−ｍ、３ｍ）やカメラ等を制御する為の制御部９が設けてある。制御部９は配線９ａにより、キーボード等の操作盤１１とモニタ１０に接続されている。制御部９の各種処理に使用するデータが操作盤１１から入力され、制御部９での処理状況がモニタ１０で表示される。また、操作盤１１から入力されたデータなどは、制御部に含まれる外部記憶装置であるハードディスクやフロッピディスクなどの記憶媒体に記憶保管される。
【００１４】
基板保持テーブル１２に設けてある基板保持機構３は、前述のように真空吸着機構と静電吸着機構が取り付けて有り、搬入時には真空吸着させ、真空吸引後の真空状態を監視しながら、放電が発生しないように静電チャックに電圧を印加して、基板を保持する。但し、本真空チャンバー内はそれ程減圧する必要は無く、基板を吸着する吸引力を大きくすることが出来れば静電吸着機構は不要となる。
【００１５】
図２は図１におけるペースト吐出機構部７と距離計８ａ及びノズル８の部分を拡大して示す斜視図であって、図１に対応する部分には同一符号を付けている。
【００１６】
同図において、距離計８ａには、発光素子と複数の受光素子とが設けられている。ノズル８は、ペーストの導管を内蔵したノズル支持具８ｂを介して、距離計８ａの上部に位置付けられている。
【００１７】
距離計８ａは、ノズル８の先端部からガラス製の基板９のペースト塗布表面（下面）までの距離を非接触の三角測法で計測する。即ち、この発光素子から放射されたレーザ光８Ｌは基板４表面の計測点Ｓで反射し、受光素子で受光され、高さが算出できる。従って、レーザ光８Ｌはノズル８で遮られることはない。
【００１８】
また、基板４表面でのレーザ光８Ｌの計測点Ｓとノズル８の直下位置とは基板４上で僅かな距離ΔＸ，ΔＹだけずれるが、この僅かな距離ΔＸ，ΔＹ程度のずれでは、基板４の表面の凹凸に差がないので、距離計８ａの計測結果とノズル８の先端部から基板４の表面までの距離との間に差は殆ど存在しない。
【００１９】
従って、この距離計８ａの計測結果に基いて Ｚ軸移動機構６用のモータ６ｍを制御することにより、基板４の表面の凹凸（うねり）に合わせてノズル８の先端部から基板４の表面までの距離（間隔）を一定に維持することができる。
【００２０】
このようにして、ノズル８の先端部から基板４の表面までの距離（間隔）は一定に維持され、かつ、ノズル８から吐出される単位時間当りのペースト量が定量に維持されることにより、基板４上に塗布描画されるペーストパターンは幅や厚さが一様になる。
【００２１】
また、ペースト収納筒７のシリンジに充填されたペーストは、ピストン７ａをロッド７ｂを介して移動させることにより、配管７ｃを経由して、ノズル支持具８ｂの導管を通じてノズル８に送られ、ノズル８の吐出孔から塗布される。なお、ピストン７ａ（ロッド７ｂ）は電気制御により、塗布量が一定になるように軸方向に移動（制御）させる。
【００２２】
次に、本実施例における制御方法について説明する。
図示しないが、主制御部９は、マイクロコンピュータやモータコントローラ、ＸＹ軸のリニアモータ，Ｚ軸サーボモータのドライバ、や吐出機構の制御ユニット、及び、距離計８ａの入力を行なう外部インターフェースを内蔵している。
【００２３】
また、マイクロコンピュータには図示しないが、主演算部や後述する塗布描画を行なうための処理プログラムを格納したＲＯＭ，主演算部での処理結果や外部インターフェース及びモータコントローラからの入力データを格納するＲＡＭ，外部インターフェースやモータコントローラとデータをやりとりする入出力部などを備えている。
【００２４】
ＸＹ軸用のリニアモータとＺ軸用のサーボモータには、移動量と回転量を検出するエンコーダが設置されており、その検出結果を各軸ドライバに戻して位置制御を行なっている。ＸＹ軸用リニアモータとＺ軸用サーボモータが、操作盤１１から入力されてマイクロコンピュータのＲＡＭに格納されているデータに基いて移動又は正逆回転することにより、基板保持機構１２（図３）に保持された基板４に対して、Ｚ軸移動テーブル６を介して、支持したノズル８をＸ，Ｙ軸方向に任意の距離を移動し、その移動中、ペースト吐出機構を動作させ、ノズル８の先端部の吐出口からペーストを継続して吐出させ、基板４の塗布面に所望のペーストパターンが塗布描画される。この保持された基板４に対して、ノズル８がＸＹ軸方向への水平移動中に距離計８ａがノズル８と基板４との間隔を計測し、これを常に一定の間隔を維持するようにＺ軸移動テーブル６が制御される。
【００２５】
更に、この主制御部９からの指令で、ピストン７ａの移動速度、移動量が制御され、ペースト塗布用の空気圧、および真空チャンバ内の減圧、および基板の吸引吸着制御が行われる。なお、本実施形態では塵埃等ができるだけ基板面上に落下しないように、基板を上側に保持し、ペーストを上向きで塗布する構成とした。また、真空チャンバ内の減圧用の吸引口を架台１面に設けことで、架台面上に落下してくる塵埃を、吸引口より吸引して、真空チャンバ内を清浄にする効果もある。
【００２６】
次に、この実施形態での装置の動作について図４に示すフローチャートを用いて説明する。
図４において、電源が投入されると（ステップ１００）、まず、塗布機の初期設定が実行されるが（ステップ２００）、この初期設定工程では、図１に示したリニアモータ２ａ−ｍ、２ｂ−ｍ、３ｍ及びサーボモータ６ｍを駆動することにより、ノズル８をＸ，Ｙ方向に移動させて所定の基準位置に位置決めし、ノズル８を、そのペースト吐出口がペースト塗布を開始する位置（即ち、ペースト塗布開始点）となるように、所定の原点位置に設定するとともに、さらに、ペーストパターンデータや基板位置データ，ペースト吐出終了位置データの設定を行なうものである。
【００２７】
かかるデータの入力は操作盤１１から行なわれ、入力されたデータは、前述したように、制御部９に内蔵されたマイクロコンピュータのＲＡＭに格納される。この初期設定工程（ステップ２００）が終了すると、次に、基板４を基板保持機構１２に搭載して保持させる（ステップ３００）。
【００２８】
次に、ペーストパターン描画処理（ステップ４００）を行なう。
この処理を行う前に、図示しないが、基板に形成されるマークをＣＣＤカメラ等で撮像し、これを画像処理して基板搭載のズレ量（ｄｘ，ｄｙ、ｄθ）を計測し、必要があれば、基板のθ軸方向の補正、又はノズルのＸ軸移動の傾きを基板の傾きに合せるように補正するようにする。
【００２９】
さて、この処理では、塗布開始位置にノズル８の吐出口を位置付けるために、ノズル８を移動させ、先に説明したように画像処理により求めたスレ量に基づいてノズル位置の調整移動を行なう。
【００３０】
次に、サーボモータ６ｍを動作させてノズル８の高さをペーストパターン描画高さに設定する。ノズルの初期移動距離データに基づいてノズル８を初期移動距離分上昇させる。続く動作では、基板４の塗布表面（下面）高さを距離計８ａにより測定し、ノズル８先端がペーストパターンを描画する高さに設定されているか否かを確認し、描画高さに設定できていない場合は、ノズル８を微小距離上昇をさせ、上記の基板４表面計測とノズル８の微小距離上昇を繰返し動作を行い、ノズル８先端をペーストパターンを塗布描画する高さに設定する。
以上の処理が終了すると、次に、制御部９のマイクロコンピュータのＲＡＭに格納されたペーストパターンデータに基づいてリニアモータ２ａ−ｍ、２ｂ−ｍ、３ｍが駆動される。これにより、ノズル８のペースト吐出口が基板４に対して上向きに対向した状態で、このペーストパターンデータに応じて、ノズル８がＸ，Ｙ方向に移動すると共に、ペースト吐出機構を動作させノズル８のペースト吐出口からのペーストの吐出を開始する。これにより、基板４へのペーストパターンの塗布描画が開始する。そして、これと共に、先に説明したように、制御部９のマイクロコンピュータは距離計８ａからノズル８のペースト吐出口と基板４の表面との間隔の実測データを入力し、基板４の表面（下面）のうねりを測定して、この測定値に応じて Ｚ軸テーブル６を駆動することにより、基板４の表面からのノズル８先端の設定間隔が一定に維持される。
【００３１】
以上のようにして、ペーストパターンの描画が行われる。ところで、描画中はノズル８のペースト吐出口が基板４塗布面の上記ペーストパターンデータによって決まる描画パターンの終端であるか否かの判断している。この判断結果が、終端でなければ、再び基板の表面うねりの測定処理に戻り、以下、上記の塗布描画を繰り返す。判断結果が、ペーストターン終端に達した場合、リニアモータ２ａ−ｍ、２ｂ−ｍ、３ｍとＺ軸テーブル６を駆動してノズル８を下降、待機させ、このペーストパターン描画工程（ステップ４００）が終了する。
【００３２】
次に、基板排出処置（ステップ５００）に進み、真空チャンバ内を大気圧に戻すと共に、基板移動用のハンドを真空チャンバ内に挿入して基板を受取れる位置にセットした後、基板４の保持を解除し、装置外に排出する。
【００３３】
そして、以上の全工程を停止するか否かを判定し（ステップ６００）、複数枚の基板に同じパターンでペースト膜を形成する場合には、基板搭載処理（ステップ３００）から繰り返され、全ての基板についてかかる一連の処理が終了すると、作業が全て終了（ステップ７００）となる。
【００３４】
以上のように、本発明ではペーストパターンの描画を、減圧状態化で行うため、塵埃の舞上りが少なく、かつ基板を下向きにして、ペースト塗布を上向きに行うようにしたため、基板面に塵埃の付着がほとんどなくなり、かつ、ペースト内に異物の混入や、微小空気粒の巻き込みがなく安定にペーストパターンを描画できる。なお、このように減圧状態下で塗布を行う場合、基板を下向きにして塗布を行うようにしたが、従来と同じく基板を上向きにしても、減圧状況で塗布を行うようにしても従来よりも塵埃の混入や、微小空気粒の巻き込みを低減できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ペーストと基板表面の界面に異物や微小空気粒を巻き込むことなくペーストパターンの塗布描画を安定化できる ペースト塗布機を提供を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるペースト塗布機の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した実施形態での塗布ヘッド部を説明する斜視図である。
【図３】図１に示した実施形態での基板の保持機構を説明する斜視図である。
【図４】図１に示した実施形態での装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】真空チャンバ部に設けた基板出し入れ部を示す図。
【符号の説明】
１…架台、２ａ，２ｂ…Ｙ軸移動機構支持フレーム、３…Ｘ軸移動機構、４…基板、５…真空ポンプ接続口、５ａ〜５ｆ…真空排気口、６…Ｚ軸移動機構、６ｍ…ｚ軸駆動モータ、７…シリンジ（ペースト収納筒）、７ａ…ピストン、７ｂ…ピストンロッド、７ｃ…配管、８…ノズル、８ａ…距離計、８ｂ…ノズル支持具、９…制御部、９ａ…接続ケーブル、１０…モニタ、１１…操作盤、１２…基板保持機構。
【図１】
0003823050.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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