JP2004305852A - パターン形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】吐出口近傍にパターン形成材料が付着することを抑制し、基板上に所定の断面形状を有するパターンを形成するパターン形成装置を提供する。
【解決手段】基板９上にパターン９１を形成するパターン形成装置において、基板９に対する相対移動方向に対してほぼ垂直な方向に配列された複数の吐出口５４１を有するノズル５４を設ける。パターン形成材料の吐出方向５４２は、吐出口５４１から基板９側に向かうとともノズル５４の基板９に対する相対移動の後側へと向かう。吐出口５４１を形成する吐出面５４３の上側の傾斜面５４５は、吐出方向５４２に垂直な面５４３ａよりも基板９から離れる方向に広がっているため、吐出されたパターン形成材料が傾斜面５４５に付着することが抑制される。その結果、基板９上に所定の断面形状を有するパターンをより確実に形成することができる。
【選択図】 図２
【解決手段】基板９上にパターン９１を形成するパターン形成装置において、基板９に対する相対移動方向に対してほぼ垂直な方向に配列された複数の吐出口５４１を有するノズル５４を設ける。パターン形成材料の吐出方向５４２は、吐出口５４１から基板９側に向かうとともノズル５４の基板９に対する相対移動の後側へと向かう。吐出口５４１を形成する吐出面５４３の上側の傾斜面５４５は、吐出方向５４２に垂直な面５４３ａよりも基板９から離れる方向に広がっているため、吐出されたパターン形成材料が傾斜面５４５に付着することが抑制される。その結果、基板９上に所定の断面形状を有するパターンをより確実に形成することができる。
【選択図】 図２
Description
【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】
従来より、プラズマ表示装置や有機ＥＬ表示装置等に用いられるパネルに隔壁のパターンを形成する方法として、サンドブラスト法（フォトリソグラフィ法とも呼ばれる。）、スクリーン印刷法、リフトオフ法等が知られている。しかしながら、これらの方法は煩雑であり、生産コストを増加させる要因となっている。そこで、近年、特許文献１に開示されているように微細な吐出口を有するノズルからペースト状のパターン形成材料を吐出して基板上にパターンを形成する手法が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１８４３０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パターン形成材料を吐出して吐出口の形状に近い断面形状を持つパターンを形成しようとする場合、吐出されたパターン形成材料がノズルの吐出口近傍に付着することがある。この場合、ある程度以上に付着が進行すると（例えば、吐出口を中心として数百μｍから数ｍｍの幅に付着すると）、吐出されるパターン形成材料が吐出口に付着したパターン形成材料の作用を受けて以後の吐出が不安定になり、断面形状が不揃いのパターンが形成される恐れがある。特に、吐出停止時にパターン形成材料の吐出を速やかに停止できない場合、ノズルの吐出口近傍にパターン形成材料が付着する可能性が高くなる。
【０００５】
一方、材料の特性によっては吐出開始時のノズルと基板との相対移動速度が大きいために吐出開始時および吐出停止時にパターン形成材料が基板に十分に密着せず、パターンの形状が乱されることがある。また、吐出後のパターン形成材料に光を照射して硬化させる場合、ノズルが熱せられると吐出されるパターン形成材料の特性（特に粘性）が大きく変動し、所定のパターンが形成されなくなる。
【０００６】
本発明は、上記様々な課題に鑑みなされたものであり、基板上に所定の断面形状を有するパターンをより確実に形成することを目的としている。
【０００７】
【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、パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構とを備え、前記複数の吐出口から、基板側に向かうとともに前記吐出部の相対移動の後側へと向かう吐出方向にパターン形成材料が吐出され、前記吐出部が、前記複数の吐出口の上側から前記吐出方向に垂直な面よりも基板から離れる方向に広がる傾斜面を有する。
【０００８】
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、前記吐出部が、前記複数の吐出口の間に溝を有する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のパターン形成装置であって、前記複数の吐出口のそれぞれと溝との間の幅が、１００μｍ以下である。
【００１０】
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、前記複数の吐出口の上端と前記傾斜面の前記複数の吐出口側のエッジとの間の距離が、１００μｍ以下である。
【００１１】
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、前記傾斜面が、前記複数の吐出口の上側から基板に垂直な方向よりも前記吐出部の相対移動の前側へと傾斜している。
【００１２】
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、光を照射することにより吐出直後のパターン形成材料を順次硬化させる光照射部をさらに備え、前記光照射部からの光の一部が、前記傾斜面に照射される。
【００１３】
請求項７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、パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構とを備え、前記複数の吐出口の周囲が、前記複数の吐出口を形成する部材よりも前記パターン形成材料との付着性が相対的に低い素材によりコーティングされる。
【００１４】
請求項８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、パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構とを備え、前記複数の吐出口の周囲が、鏡面仕上げとされる。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のパターン形成装置であって、前記複数の吐出口の周囲の平均粗度が０．２μｍ以下である。
【００１６】
請求項１０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、パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構と、光を照射することにより吐出直後のパターン形成材料を順次硬化させる光照射部とを備え、前記複数の吐出口の周囲が、金属により形成される。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載のパターン形成装置であって、前記吐出部が、金属により形成される。
【００１８】
請求項１２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、パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構と、前記吐出部にパターン形成材料を供給する供給路と、パターン形成材料を貯溜する材料タンクと、前記材料タンクから前記供給路へとパターン形成材料を送り出す圧縮空気用の第１の配管と、前記吐出部から前記材料タンク側へとパターン形成材料を引き戻す真空用の第２の配管と、前記材料タンクへの前記第１の配管の接続と、前記第２の配管の接続とを切り替える切替機構と、前記第２の配管上に設けられた負圧タンクとを備える。
【００１９】
請求項１３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、パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構と、前記吐出部からの吐出および前記吐出部の相対移動を制御する制御部とを備え、前記制御部の制御により、前記吐出部の基板に対する相対移動速度がパターン形成時の一定速度に到るまでに吐出が開始される。
【００２０】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載のパターン形成装置であって、前記制御部の制御により、前記吐出部が前記基板に対して停止する前に吐出が停止される。
【００２１】
請求項１５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、パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構と、前記吐出部からの吐出および前記吐出部の相対移動を制御する制御部とを備え、前記制御部の制御により、吐出停止後に前記複数の吐出口と基板上のパターン形成材料とが分離されるまで前記吐出部の前記基板に対する相対移動が継続される。
【００２２】
請求項１６に記載の発明は、請求項１ないし１５のいずれかに記載のパターン形成装置であって、前記パターン形成材料により平面表示装置用の隔壁が形成される。
【００２３】
【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、プラズマ表示装置用のガラス基板（以下、「基板」という。）９上に複数の隔壁のパターンを形成する装置であり、隔壁が形成された基板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。
【００２４】
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（すなわち、基板９の主面に沿う方向）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。
【００２５】
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。
【００２６】
ヘッド部５は、基板９に向けてペースト状のパターン形成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および光照射部５３はフレーム１２に固定されたベース５１の下部に取り付けられる。吐出部５２はＹ方向に配列された複数の吐出口が形成されたノズル５４を有する。光照射部５３は吐出部５２の（−Ｘ）側において基板９に向かって紫外線を出射し、各吐出口に対応する紫外線のスポットを基板９上に形成する。なお、パターン形成材料は低軟化点ガラスフリット、紫外線硬化樹脂、その他、溶剤や添加剤等を含んでいる。
【００２７】
吐出部５２にはパターン形成材料を供給する供給管５２１が取り付けられ、供給管５２１は材料供給部５５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。ステージ移動機構２のモータ２１、材料供給部５５および光源ユニット５３２は制御部６に接続される。
【００２８】
パターン形成装置１にて基板９上にパターンが形成される際には、制御部６の制御によりステージ移動機構２がステージ３を図１中に矢印３１にて示す方向（複数の吐出口の配列に垂直な方向）へと移動しつつノズル５４の複数の吐出口からパターン形成材料の吐出が行われる。このとき、光照射部５３から吐出直後のパターン形成材料に紫外線が照射され、パターン形成材料が順次硬化される。これにより、基板９上には（−Ｘ）側の端から（＋Ｘ）側の端に向かって複数の線状の隔壁のパターンが順次形成される。なお、吐出部５２の相対移動方向は複数の吐出口の配列方向に対して多少傾斜していてもよい。
【００２９】
図２はノズル５４の側面図であり、ヘッド部５が基板９に対して（＋Ｘ）方向へと相対的に移動し、パターン形成材料のパターン９１が基板９上に順次形成される様子を示している。図２に示すように、ノズル５４の先端には吐出口５４１が設けられており、符号５４２にて示すように、基板９側（すなわち、（−Ｚ）側）に向かうととも吐出部５２の相対移動の後側（すなわち、（−Ｘ）側）へと向かう方向（以下、「吐出方向５４２」という。）に吐出口５４１からパターン形成材料が吐出される。
【００３０】
図３はノズル５４の先端を基板９側から吐出方向５４２とは反対の方向を向いて見た様子を示す図であり、図４はノズル５４を図３中に示すＡ−Ａの位置で吐出方向５４２に平行な面で切断した断面図である。図３および図４に示すように、複数の吐出口５４１がＹ方向に配列されており、吐出口５４１の形状および面積は、基板９上に形成される隔壁の形状に合わせて決定される。
【００３１】
図２ないし図４では、吐出口５４１が矩形であり、吐出口５４１の幅Ｗ１が１００μｍ、高さＨ１が４００μｍであり、吐出口５４１の間の間隔Ｄ１が３００μｍである場合のノズル５４の例を示している。
【００３２】
図２および図３に示すように、ノズル５４の先端には吐出方向５４２に垂直な面（以下、「吐出面」と呼ぶ）５４３と、基板９の主面に平行な面５４４とが形成されており、面５４４と基板９の主面とが近接あるいは当接した状態とされる。吐出口５４１は吐出面５４３と面５４４との境界を跨いで形成されており、吐出口５４１が基板９の主面に近接または当接した状態でパターン形成材料が吐出される。また、ノズル５４は、吐出面５４３の上端（すなわち、（＋Ｚ）側のエッジ）から、基板９から離れる方向へと広がる傾斜面５４５を有する。
【００３３】
ノズル５４では、吐出方向５４２に垂直な面（図２中に符号５４３ａにて例示）よりも基板９から離れる方向に広がる傾斜面５４５が設けられるため、吐出されたパターン形成材料が傾斜面５４５に付着する（例えば、吐出面５４３から傾斜面５４５まで濡れ広がる）ことが防止される。また、吐出口５４１の上端（吐出口５４１の（＋Ｚ）側のエッジ）と、傾斜面５４５の吐出口５４１側のエッジとの間の距離Ｄ２（図２参照）が１００μｍ以下（好ましくは１０μｍ以下）とされ、吐出面５４３へのパターン形成材料の付着がより一層抑制される。これにより、吐出されるパターン形成材料がノズル５４の先端に付着したパターン形成材料に引かれてパターン９１の断面形状がくずれたり、パターン９１が不揃いになることが防止される。なお、傾斜面５４５の吐出口５４１側のエッジは、面取りされて丸みを帯びていてもよい。
【００３４】
図５は傾斜面５４５が基板９の主面に垂直な方向よりもノズル５４の相対移動の前側に傾斜している（すなわち、基板９から離れるほど相対移動方向の前側へと向かう）場合のノズル５４の例を示す側面図である。図５に示すノズル５４では、Ｘ方向に注目した場合、傾斜面５４５は上側の部分ほど（＋Ｘ）側に位置し、吐出されたパターン形成材料は（−Ｘ）側へと移動することから、吐出口５４１から吐出されたパターン形成材料が傾斜面５４５に付着することがさらに防止される。
【００３５】
図６および図７はノズル５４の先端の他の例を示す図であり、それぞれ図３および図４に対応する。図６および図７に示すノズル５４では、吐出口５４１の間の吐出面５４３上に溝５４６が設けられ、吐出口５４１と一定の幅Ｄ３だけ離れて吐出口５４１におおよそ平行に形成されている。図６および図７に示すノズル５４では、溝５４６を有しない場合と比べて吐出口５４１の周囲の吐出面５４３の面積が減少し、かつ、吐出口５４１の周囲が吐出方向とは反対方向に奥まっていることから、吐出面５４３へのパターン形成材料の付着を抑制することができる。また、複数の吐出口５４１のそれぞれと溝５４６との間の幅Ｄ３は１００μｍ以下（好ましくは１０μｍ以下）とされ、これにより、吐出面５４３へのパターン形成材料の付着がより一層抑制される。なお、この例では図７に示すように溝５４６の断面形状が三角形とされるが、溝５４６の断面形状は半円形、四角形、あるいは他の形状でもよい。
【００３６】
以上のようにパターン形成装置１では、ノズル５４の形状を工夫することによって、吐出されたパターン形成材料が吐出口５４１の近傍に付着することが抑制され、より確実に所定の断面形状にてパターン形成材料を基板９上に吐出することができる。
【００３７】
図８はノズル５４と光照射部５３とを示す図である。図８に示すようにパターン形成装置１では、光照射部５３からの紫外線の一部が傾斜面５４５に照射されるように光照射部５３が取り付けられる。したがって、吐出されたパターン形成材料には速やかに紫外線が照射され硬化される。これにより、基板９上に形成されたパターン９１が崩れて（ダレて）広がってしまうことが防止される。
【００３８】
また、既述のように、パターン形成装置１ではノズル５４の傾斜面５４５にパターン形成材料が付着することが防止されるため、紫外線を傾斜面５４５に照射しても傾斜面５４５にてパターン形成材料が付着して硬化してしまうこともない。
【００３９】
パターン形成装置１ではノズル５４から吐出されたパターン形成材料により形成されるパターン９１の形状をより適切なものとするためにさらに工夫がなされている。具体的には、ノズル５４が金属により形成され、少なくとも吐出口５４１の周囲（すなわち、吐出面５４３（および吐出面５４３の周囲のノズル５４の表面））が鏡面仕上げとされる。具体的には、ノズル５４がステンレス鋼により形成され、吐出口５４１の周囲の平均粗度（Ｒａ）が０．２μｍ以下（好ましくは０．１μｍ以下）とされる。さらに、ノズル５４の吐出口５４１の周囲（図８中に符号５４７にて示す平行斜線を付した部位）にはクロムメッキが施される。
【００４０】
ノズル５４の表面粗度を小さくすることにより、表面粗度が大きい場合に比べてパターン形成材料との付着性を低く抑えることができ、吐出口５４１の周囲へのパターン形成材料の付着をさらに抑制することができる。加えて、ノズル５４の先端を鏡面仕上げすることにより、図８に示すようにノズル５４の先端に照射される紫外線の一部、あるいは、光照射部５３から放射される熱線（可視光や赤外線）が効率よく反射され、ノズル５４の先端の温度上昇が抑制される。特に、クロムは紫外線や熱線を効率よく反射するため、クロムメッキによりノズル５４の先端の温度上昇を一層抑えることができる。さらに、ノズル５４が金属で形成されることにより、ノズル５４の先端の熱を速やかに他の部位へ拡散させることができる。以上の作用により、ノズル５４の先端の温度変化によるパターン形成材料の特性（特に粘性）の変化が抑制され、均一なパターンの形成が実現される。
【００４１】
なお、ノズル５４がセラミックスで形成される場合においてもノズル５４の先端を鏡面仕上げとしたり、金属によるコーティングを施すことにより（金等の金属のスパッタによる付着であってもよい。）、パターン形成材料の付着および温度上昇を抑える効果を得ることができる。また、ノズル５４の本体を樹脂やセラミックスで形成し、吐出口５４１の周囲（すなわち、ノズル５４の先端）のみが金属により形成されてもよい。また、ノズル５４を複数の部材で構成し、部分的に金属にしてもよい。例えば、吐出口５４１の上で上下２つに分け、上部分のみを金属にしても、ここが温度上昇抑制効果の大きい部位なので効果が出る。
【００４２】
ノズル５４の吐出口５４１の周囲は、クロム等の金属コーティングに代えて（あるいは、金属コーティングに加えて）数μｍの厚さのテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂によりコーティングが施されてよい。これにより、図８中の部位５４７の表面において、コーティングされていない面（すなわち、ノズル５４を形成する部材そのものが露出している面）よりもパターン形成材料との付着性を相対的に低くする（すなわち、パターン形成材料を剥がれやすくする）ことが実現される。
【００４３】
吐出口５４１の周囲を吐出口５４１を形成する部材よりもパターン形成材料との付着性が相対的に低い素材によりコーティングすることによってパターン形成材料が付着することが抑制され、さらに、光照射部５３からの紫外線がノズル５４の先端に照射される場合であっても、パターン形成材料が吐出口５４１の周囲に固着することが抑制される。
【００４４】
なお、コーティングする素材はフッ素樹脂に限らず、吐出口５４１を形成する部材よりもパターン形成材料との付着性（いわゆる、濡れ性、あるいは、表面活性）が相対的に低い素材であればよい。例えば、パターン形成材料が親水性であれば疎水性の素材を、パターン形成材料が疎水性であれば親水性の素材を用いてもよい。また、これらのコーティングも部分的であってもよい。
【００４５】
図９は、パターン形成装置１の材料供給部５５の各種構成を示す図である。材料供給部５５は、パターン形成材料を貯溜するメインタンク５８１、メインタンク５８１からの一部のパターン形成材料を吐出用に貯溜するサブタンク５５１、並びに、パターン形成材料のノズル５４からの吐出を制御するためのコンプレッサ５６２および負圧タンク（真空アキュムレータ）５７２を有する。なお、図９中に示すコンプレッサ５６２および真空ポンプ５７５は、材料供給部５５に設けられてもよく、パターン形成装置１が設置される工場内に設けられてもよい。
【００４６】
吐出部５２にパターン形成材料を供給する供給管５２１はサブタンク５５１に接続され、サブタンク５５１はバルブ５５７を有する配管５５３によりメインタンク５８１に接続され、さらに、吐出を制御するためのエアの流路となる配管５５２が接続される。配管５５２には大気開放用のバルブ５５６を有する配管が接続され、途中で２つに分岐し、一方がバルブ５５４に接続され、他方がバルブ５５５に接続される。バルブ５５４はレギュレータ５６１を介してコンプレッサ５６２へと至る圧縮空気用の配管５６に接続され、バルブ５５５はレギュレータ５７１、負圧タンク５７２、バルブ５７３およびレギュレータ５７４を介して真空ポンプ５７５へと至る真空用の配管５７に接続される。メインタンク５８１は配管５８によりバルブ５８２およびレギュレータ５８３を介してコンプレッサ５６２に接続される。
【００４７】
コンプレッサ５６２、真空ポンプ５７５、バルブ５５４およびバルブ５５５は制御部６に接続され、これらが制御部６により制御されることにより、吐出部５２からのパターン形成材料の吐出開始および吐出停止が行われる。バルブ５５４およびバルブ５５５は、サブタンク５５１への圧縮空気用の配管５６の接続と、真空用の配管５７の接続とを切り替える機構となっている。なお、バルブ５５６，５７３，５５７，５８２は手動でもよく、制御部６により制御されていてもよい。
【００４８】
大気開放用のバルブ５５６はパターン形成装置１の保守点検時、および、メインタンク５８１からサブタンク５５１へパターン形成材料を補充する際に開かれる。材料補充時には、まずバルブ５５６を空けてサブタンク５５１内を開放し、次にバルブ５８２を開けてコンプレッサ５６２からメインタンク５８１に圧縮空気を送り込み、さらにメインタンク５８１とサブタンク５５１との間のバルブ５５７を開けて、メインタンク５８１からサブタンク５５１へとパターン形成材料が送り込まれる。
【００４９】
図１０はパターン形成材料の吐出開始時におけるパターン形成装置１の動作の流れを示す図であり、図１１はパターン形成材料の吐出開始時における吐出部５２の基板９に対する相対移動速度の変化を示す図である。なお、吐出開始前は全てのバルブは閉じられている。
【００５０】
まず、制御部６がモータ２１を制御することによりステージ３に保持された基板９がノズル５４に対して移動（加速）を開始する（ステップＳ１１、図１１中の時刻ｔ１１）。基板９の移動速度が予め定められた速度Ｖ１に達すると基板９の加速が停止され（ステップＳ１２、時刻ｔ１２）、定速移動へと移行する。ただし、速度Ｖ１は、パターン形成時の定常速度である速度Ｖ２よりも低速である。
【００５１】
続いて、制御部６が圧縮空気用のバルブ５５４を開くことにより、サブタンク５５１とコンプレッサ５６２とが配管５５２および配管５６を介して接続され、圧縮空気がサブタンク５５１に送り込まれる。サブタンク５５１では内圧が高められ、サブタンク５５１に貯溜されているパターン形成材料が供給管５２１を介して吐出部５２へと送り出される。これにより、吐出口５４１から基板９上へのパターン形成材料の吐出が開始される（ステップＳ１３、時刻ｔ１３）。このとき、コンプレッサ５６２からの圧縮空気の圧力とレギュレータ５６１とにより吐出速度が調整される。
【００５２】
その後、基板９の移動をさらに加速し（ステップＳ１４、時刻ｔ１４）、移動速度が速度Ｖ２に達したところで基板９の加速を停止する（ステップＳ１５、時刻ｔ１５）。
【００５３】
以上のように、パターン形成装置１ではパターン形成時の定常速度Ｖ２以下の速度Ｖ１にてパターン形成材料の吐出が開始される。これにより、吐出開始時において移動速度に対して過剰にパターン形成材料が吐出されることとなり、パターン形成材料が基板９に押しつけられることとなる。その結果、パターン形成材料が基板９に確実に着座（すなわち、密着）することとなり、さらに加速後の速度Ｖ２にて形成されるパターンも容易に順次密着させることができ、より確実にパターン形成を適切に行うことが実現される。
【００５４】
なお、パターン形成材料の吐出開始時の速度Ｖ１は０であってもよい。この場合は、吐出部５２が基板９に対して相対的に移動を開始する直前に吐出が開始されることとなり、図１１に示すように加速を２段階で行う必要はない。また、速度Ｖ２に向けての加速を途中で停止することなく行い、加速途上においてパターン形成材料の吐出が開始されてもよい。すなわち、制御部６の制御により、吐出部５２の基板９に対する相対移動速度がパターン形成時の速度Ｖ２に到るまでに吐出が開始されることにより、形状を安定しつつパターンを形成することが実現される。
【００５５】
図１２はパターン形成材料の吐出停止時におけるパターン形成装置１の動作の流れを示す図であり、図１３はパターン形成材料の吐出停止時における吐出部５２の基板９に対する相対移動速度の変化を示す図である。図１２に示すＧ１は、図１０の動作の流れの続きであることを示している。なお、吐出停止前は、圧縮空気用のバルブ５５４のみが開いている。
【００５６】
まず、制御部６がモータ２１を制御することにより速度Ｖ２にて移動している基板９の減速が開始され（ステップＳ２１、図１３中の時刻ｔ２１）、基板９の移動速度が予め定められた速度Ｖ３に達すると基板９の減速が停止される（ステップＳ２２、時刻ｔ２２）。
【００５７】
続いて、制御部６が材料供給部５５を制御することによってパターン形成材料の吐出が停止される（ステップＳ２３、時刻ｔ２３）。図１４はステップＳ２３における材料供給部５５の動作の流れを示す図である。まず、制御部６が圧縮空気用のバルブ５５４を閉じてサブタンク５５１と配管５６（または、コンプレッサ５６２）との接続を遮断する（ステップＳ２３１）。
【００５８】
この直後に、制御部６が真空用のバルブ５５５を一時的に開いてサブタンク５５１と負圧タンク５７２とを配管５５２および配管５７を介して短時間だけ接続する（ステップＳ２３２）。これにより、サブタンク５５１の内部に残存していた圧縮空気が負圧タンク５７２へと速やかに移動し、サブタンク５５１の内圧が大気圧以下となってノズル５４内のパターン形成材料が僅かに引き戻される（いわゆる、サックバック動作）。
【００５９】
通常、パターン形成材料の粘度は数万ないし数十万ｍＰａ・ｓ程度であり、管内抵抗が大きく、かつ、サブタンク５５１内に圧縮空気が残存するため、単に圧縮用のバルブ５５４を閉じるのみでは吐出は停止せず、さらに、サブタンク５５１を真空引きするのみでは一度に多量のエアが排出されて真空圧が相殺され、大きな吸引力を得ることが困難となる。そこで、パターン形成装置１では真空用の配管５７上に真空アキュムレータとして負圧タンク５７２を設けることにより、速やかにサブタンク５５１内を負圧にしてパターン形成材料の吐出を停止することを実現している。なお、吐出が完全に停止するまでの間に、わずかに吐出されるパターン形成材料は、速度Ｖ２よりも低い速度Ｖ３で基板９に密着して拭い去られる。
【００６０】
なお、コンプレッサ５６２と負圧タンク５７２とが直結されること防ぐため、ステップＳ２３１とステップＳ２３２の間には数ミリ秒のインターバルがおかれる。また、バルブ５５４およびバルブ５５５に代えて、サブタンク５５１への圧縮空気用の配管５６の接続と、真空用の配管５７の接続とを切り替えることができる機構であれば他の機構が採用されてもよく、例えば、スライドバルブ、三方弁等が利用されてもよい。
【００６１】
パターン形成材料の吐出が停止されると、基板９の移動がさらに減速され（ステップＳ２４、時刻ｔ２４）、移動が停止する（ステップＳ２５、時刻ｔ２５）。
【００６２】
図１５ないし図１７はパターン形成材料の吐出停止時におけるノズル５４と基板９上のパターン９１の様子を示す側面図であり、それぞれステップＳ２１の直前の状態、ステップＳ２３の直後の状態およびステップＳ２５の直後の状態に対応する。
【００６３】
図１５に示すように、定常速度Ｖ２にてパターン形成材料が吐出されている状態からノズル５４の相対移動が減速されると、ノズル５４の先端においてパターン形成材料が僅かに蓄積され、パターン形成材料と基板９とが強く密着する状態となる。その後、既述のサックバックを行うことにより図１６に示すようにノズル５４の先端と吐出されたパターン９１の大部分とが一気に分離される。パターン形成装置１では、ノズル５４（吐出部５２）がさらに低速にて移動され、図１７に示すように、基板９上のパターンの末端とノズル５４の先端（または、吐出口５４１）とが完全に分離するまでノズル５４の移動が継続される。
【００６４】
以上のように、パターン形成装置１では、パターン形成材料の吐出を短時間で完全に停止することが可能とされており、これにより、吐出停止後に漏出するパターン形成材料が基板９上にて過剰に引きずられて不要なパターン形成材料が付着してしまう領域を削減することができる。その結果、基板９上に生じる製品に使用できない無駄な領域を縮小することができ、基板９の生産コストが低減される。
【００６５】
また、吐出を短時間で停止し、さらに、ノズル５４の先端とパターン９１とが完全に分離するまで、ノズル５４先端のパターン形成材料が基板９に拭き取られるように吐出部５２の移動が継続されるため、吐出口５４１にパターン形成材料が付着して次の吐出時に吐出が不安定になることも防止され、所望の断面形状のパターンをより確実に形成することが実現される。
【００６６】
なお、パターン形成材料とノズル５４とを適切に分離することができるのであるならば、吐出の停止は減速前に行われてもよく、減速も図１３に示すように２段階で行われなくてもよい。すなわち、吐出部５２が基板９に対して停止する前に吐出が停止されるのみでもよい。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ってきたが、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。
【００６８】
上記実施の形態では、ヘッド部５が固定され、ステージ３が移動するが、ヘッド部５とステージ３とは基板９の主面に沿う方向に相対的に移動すればよく、例えば、ステージ３が固定され、ヘッド部５に移動機構が設けられてもよい。
【００６９】
パターン形成装置１は、有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置等の他の種類の平面表示装置（フラットパネルディスプレイ）における隔壁、配線、電極、蛍光体等のパターンの形成に利用されてもよい。また、基板９もガラス基板には限定されず、樹脂基板、半導体基板等であってもよい。
【００７０】
また、パターン形成材料はガラスフリットを含むものに限定されず、電極が形成される場合には、例えば、銀等の金属粒子および（紫外線硬化性）樹脂を含むものが利用される。また、パターン形成材料に含まれる硬化性樹脂は必ずしも紫外線により硬化する樹脂である必要はなく、光により硬化する樹脂であれば容易に利用することができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、所定の断面形状のパターンを基板により確実に形成することができる。
【００７２】
請求項１ないし１１の発明では、吐出口近傍にパターン形成材料が付着することを抑制し、所定の断面形状を有するパターンを基板上に形成することができる。また、請求項１０および１１の発明では、ノズルの先端の温度上昇を抑制することで、パターン形成材料の吐出を安定させることができる。
【００７３】
請求項１２の発明では、パターン形成材料の吐出を速やかに停止し、吐出口基板のパターン形成材料が付着することを抑制するとともに基板上に不要なパターン形成材料が付着する領域を削減することができる。
【００７４】
請求項１３および１４の発明では、吐出開始時にパターン形成材料を基板に十分に密着させてパターン形成をより適切に行うことができ、請求項１４および１５の発明では、吐出停止時に吐出口近傍にパターン形成材料が付着することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るパターン形成装置の構成を示す図である。
【図２】ノズルを示す側面図である。
【図３】ノズルを先端側から示す図である。
【図４】ノズルの断面図である。
【図５】ノズルの他の例を示す側面図である。
【図６】ノズルを先端側から示す図である。
【図７】ノズルの断面図である。
【図８】ノズルおよび光照射部を示す図である。
【図９】材料供給部の構成を示す図である。
【図１０】パターン形成材料の吐出開始時におけるパターン形成装置の動作の流れを示す図である。
【図１１】パターン形成材料の吐出開始時における吐出部の相対移動速度の変化を示す図である。
【図１２】パターン形成材料の吐出停止時におけるパターン形成装置の動作の流れを示す図である。
【図１３】パターン形成材料の吐出停止時における吐出部の相対移動速度の変化を示す図である。
【図１４】パターン形成材料の吐出停止時における材料供給部の動作の流れを示す図である。
【図１５】ノズルと基板上のパターン形成材料を示す側面図である。
【図１６】ノズルと基板上のパターン形成材料を示す側面図である。
【図１７】ノズルと基板上のパターン形成材料を示す側面図である。
【符号の説明】
１ パターン形成装置
２ ステージ移動機構
６ 制御部
９ 基板
５２ 吐出部
５３ 光照射部
５４ ノズル
５５ 材料供給部
５６，５７ 配管
５２１ 供給管
５４１ 吐出口
５４２ 吐出方向
５４３ 吐出面
５４５ 傾斜面
５４６ 溝
５５１ サブタンク
５５４，５５５ バルブ
５７２ 負圧タンク
Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ２３２ ステップ
【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】
従来より、プラズマ表示装置や有機ＥＬ表示装置等に用いられるパネルに隔壁のパターンを形成する方法として、サンドブラスト法（フォトリソグラフィ法とも呼ばれる。）、スクリーン印刷法、リフトオフ法等が知られている。しかしながら、これらの方法は煩雑であり、生産コストを増加させる要因となっている。そこで、近年、特許文献１に開示されているように微細な吐出口を有するノズルからペースト状のパターン形成材料を吐出して基板上にパターンを形成する手法が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１８４３０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パターン形成材料を吐出して吐出口の形状に近い断面形状を持つパターンを形成しようとする場合、吐出されたパターン形成材料がノズルの吐出口近傍に付着することがある。この場合、ある程度以上に付着が進行すると（例えば、吐出口を中心として数百μｍから数ｍｍの幅に付着すると）、吐出されるパターン形成材料が吐出口に付着したパターン形成材料の作用を受けて以後の吐出が不安定になり、断面形状が不揃いのパターンが形成される恐れがある。特に、吐出停止時にパターン形成材料の吐出を速やかに停止できない場合、ノズルの吐出口近傍にパターン形成材料が付着する可能性が高くなる。
【０００５】
一方、材料の特性によっては吐出開始時のノズルと基板との相対移動速度が大きいために吐出開始時および吐出停止時にパターン形成材料が基板に十分に密着せず、パターンの形状が乱されることがある。また、吐出後のパターン形成材料に光を照射して硬化させる場合、ノズルが熱せられると吐出されるパターン形成材料の特性（特に粘性）が大きく変動し、所定のパターンが形成されなくなる。
【０００６】
本発明は、上記様々な課題に鑑みなされたものであり、基板上に所定の断面形状を有するパターンをより確実に形成することを目的としている。
【０００７】
【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、パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構とを備え、前記複数の吐出口から、基板側に向かうとともに前記吐出部の相対移動の後側へと向かう吐出方向にパターン形成材料が吐出され、前記吐出部が、前記複数の吐出口の上側から前記吐出方向に垂直な面よりも基板から離れる方向に広がる傾斜面を有する。
【０００８】
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、前記吐出部が、前記複数の吐出口の間に溝を有する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のパターン形成装置であって、前記複数の吐出口のそれぞれと溝との間の幅が、１００μｍ以下である。
【００１０】
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、前記複数の吐出口の上端と前記傾斜面の前記複数の吐出口側のエッジとの間の距離が、１００μｍ以下である。
【００１１】
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、前記傾斜面が、前記複数の吐出口の上側から基板に垂直な方向よりも前記吐出部の相対移動の前側へと傾斜している。
【００１２】
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、光を照射することにより吐出直後のパターン形成材料を順次硬化させる光照射部をさらに備え、前記光照射部からの光の一部が、前記傾斜面に照射される。
【００１３】
請求項７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、パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構とを備え、前記複数の吐出口の周囲が、前記複数の吐出口を形成する部材よりも前記パターン形成材料との付着性が相対的に低い素材によりコーティングされる。
【００１４】
請求項８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、パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構とを備え、前記複数の吐出口の周囲が、鏡面仕上げとされる。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のパターン形成装置であって、前記複数の吐出口の周囲の平均粗度が０．２μｍ以下である。
【００１６】
請求項１０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、パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構と、光を照射することにより吐出直後のパターン形成材料を順次硬化させる光照射部とを備え、前記複数の吐出口の周囲が、金属により形成される。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載のパターン形成装置であって、前記吐出部が、金属により形成される。
【００１８】
請求項１２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、パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構と、前記吐出部にパターン形成材料を供給する供給路と、パターン形成材料を貯溜する材料タンクと、前記材料タンクから前記供給路へとパターン形成材料を送り出す圧縮空気用の第１の配管と、前記吐出部から前記材料タンク側へとパターン形成材料を引き戻す真空用の第２の配管と、前記材料タンクへの前記第１の配管の接続と、前記第２の配管の接続とを切り替える切替機構と、前記第２の配管上に設けられた負圧タンクとを備える。
【００１９】
請求項１３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、パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構と、前記吐出部からの吐出および前記吐出部の相対移動を制御する制御部とを備え、前記制御部の制御により、前記吐出部の基板に対する相対移動速度がパターン形成時の一定速度に到るまでに吐出が開始される。
【００２０】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載のパターン形成装置であって、前記制御部の制御により、前記吐出部が前記基板に対して停止する前に吐出が停止される。
【００２１】
請求項１５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、パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構と、前記吐出部からの吐出および前記吐出部の相対移動を制御する制御部とを備え、前記制御部の制御により、吐出停止後に前記複数の吐出口と基板上のパターン形成材料とが分離されるまで前記吐出部の前記基板に対する相対移動が継続される。
【００２２】
請求項１６に記載の発明は、請求項１ないし１５のいずれかに記載のパターン形成装置であって、前記パターン形成材料により平面表示装置用の隔壁が形成される。
【００２３】
【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、プラズマ表示装置用のガラス基板（以下、「基板」という。）９上に複数の隔壁のパターンを形成する装置であり、隔壁が形成された基板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。
【００２４】
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（すなわち、基板９の主面に沿う方向）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。
【００２５】
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。
【００２６】
ヘッド部５は、基板９に向けてペースト状のパターン形成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および光照射部５３はフレーム１２に固定されたベース５１の下部に取り付けられる。吐出部５２はＹ方向に配列された複数の吐出口が形成されたノズル５４を有する。光照射部５３は吐出部５２の（−Ｘ）側において基板９に向かって紫外線を出射し、各吐出口に対応する紫外線のスポットを基板９上に形成する。なお、パターン形成材料は低軟化点ガラスフリット、紫外線硬化樹脂、その他、溶剤や添加剤等を含んでいる。
【００２７】
吐出部５２にはパターン形成材料を供給する供給管５２１が取り付けられ、供給管５２１は材料供給部５５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。ステージ移動機構２のモータ２１、材料供給部５５および光源ユニット５３２は制御部６に接続される。
【００２８】
パターン形成装置１にて基板９上にパターンが形成される際には、制御部６の制御によりステージ移動機構２がステージ３を図１中に矢印３１にて示す方向（複数の吐出口の配列に垂直な方向）へと移動しつつノズル５４の複数の吐出口からパターン形成材料の吐出が行われる。このとき、光照射部５３から吐出直後のパターン形成材料に紫外線が照射され、パターン形成材料が順次硬化される。これにより、基板９上には（−Ｘ）側の端から（＋Ｘ）側の端に向かって複数の線状の隔壁のパターンが順次形成される。なお、吐出部５２の相対移動方向は複数の吐出口の配列方向に対して多少傾斜していてもよい。
【００２９】
図２はノズル５４の側面図であり、ヘッド部５が基板９に対して（＋Ｘ）方向へと相対的に移動し、パターン形成材料のパターン９１が基板９上に順次形成される様子を示している。図２に示すように、ノズル５４の先端には吐出口５４１が設けられており、符号５４２にて示すように、基板９側（すなわち、（−Ｚ）側）に向かうととも吐出部５２の相対移動の後側（すなわち、（−Ｘ）側）へと向かう方向（以下、「吐出方向５４２」という。）に吐出口５４１からパターン形成材料が吐出される。
【００３０】
図３はノズル５４の先端を基板９側から吐出方向５４２とは反対の方向を向いて見た様子を示す図であり、図４はノズル５４を図３中に示すＡ−Ａの位置で吐出方向５４２に平行な面で切断した断面図である。図３および図４に示すように、複数の吐出口５４１がＹ方向に配列されており、吐出口５４１の形状および面積は、基板９上に形成される隔壁の形状に合わせて決定される。
【００３１】
図２ないし図４では、吐出口５４１が矩形であり、吐出口５４１の幅Ｗ１が１００μｍ、高さＨ１が４００μｍであり、吐出口５４１の間の間隔Ｄ１が３００μｍである場合のノズル５４の例を示している。
【００３２】
図２および図３に示すように、ノズル５４の先端には吐出方向５４２に垂直な面（以下、「吐出面」と呼ぶ）５４３と、基板９の主面に平行な面５４４とが形成されており、面５４４と基板９の主面とが近接あるいは当接した状態とされる。吐出口５４１は吐出面５４３と面５４４との境界を跨いで形成されており、吐出口５４１が基板９の主面に近接または当接した状態でパターン形成材料が吐出される。また、ノズル５４は、吐出面５４３の上端（すなわち、（＋Ｚ）側のエッジ）から、基板９から離れる方向へと広がる傾斜面５４５を有する。
【００３３】
ノズル５４では、吐出方向５４２に垂直な面（図２中に符号５４３ａにて例示）よりも基板９から離れる方向に広がる傾斜面５４５が設けられるため、吐出されたパターン形成材料が傾斜面５４５に付着する（例えば、吐出面５４３から傾斜面５４５まで濡れ広がる）ことが防止される。また、吐出口５４１の上端（吐出口５４１の（＋Ｚ）側のエッジ）と、傾斜面５４５の吐出口５４１側のエッジとの間の距離Ｄ２（図２参照）が１００μｍ以下（好ましくは１０μｍ以下）とされ、吐出面５４３へのパターン形成材料の付着がより一層抑制される。これにより、吐出されるパターン形成材料がノズル５４の先端に付着したパターン形成材料に引かれてパターン９１の断面形状がくずれたり、パターン９１が不揃いになることが防止される。なお、傾斜面５４５の吐出口５４１側のエッジは、面取りされて丸みを帯びていてもよい。
【００３４】
図５は傾斜面５４５が基板９の主面に垂直な方向よりもノズル５４の相対移動の前側に傾斜している（すなわち、基板９から離れるほど相対移動方向の前側へと向かう）場合のノズル５４の例を示す側面図である。図５に示すノズル５４では、Ｘ方向に注目した場合、傾斜面５４５は上側の部分ほど（＋Ｘ）側に位置し、吐出されたパターン形成材料は（−Ｘ）側へと移動することから、吐出口５４１から吐出されたパターン形成材料が傾斜面５４５に付着することがさらに防止される。
【００３５】
図６および図７はノズル５４の先端の他の例を示す図であり、それぞれ図３および図４に対応する。図６および図７に示すノズル５４では、吐出口５４１の間の吐出面５４３上に溝５４６が設けられ、吐出口５４１と一定の幅Ｄ３だけ離れて吐出口５４１におおよそ平行に形成されている。図６および図７に示すノズル５４では、溝５４６を有しない場合と比べて吐出口５４１の周囲の吐出面５４３の面積が減少し、かつ、吐出口５４１の周囲が吐出方向とは反対方向に奥まっていることから、吐出面５４３へのパターン形成材料の付着を抑制することができる。また、複数の吐出口５４１のそれぞれと溝５４６との間の幅Ｄ３は１００μｍ以下（好ましくは１０μｍ以下）とされ、これにより、吐出面５４３へのパターン形成材料の付着がより一層抑制される。なお、この例では図７に示すように溝５４６の断面形状が三角形とされるが、溝５４６の断面形状は半円形、四角形、あるいは他の形状でもよい。
【００３６】
以上のようにパターン形成装置１では、ノズル５４の形状を工夫することによって、吐出されたパターン形成材料が吐出口５４１の近傍に付着することが抑制され、より確実に所定の断面形状にてパターン形成材料を基板９上に吐出することができる。
【００３７】
図８はノズル５４と光照射部５３とを示す図である。図８に示すようにパターン形成装置１では、光照射部５３からの紫外線の一部が傾斜面５４５に照射されるように光照射部５３が取り付けられる。したがって、吐出されたパターン形成材料には速やかに紫外線が照射され硬化される。これにより、基板９上に形成されたパターン９１が崩れて（ダレて）広がってしまうことが防止される。
【００３８】
また、既述のように、パターン形成装置１ではノズル５４の傾斜面５４５にパターン形成材料が付着することが防止されるため、紫外線を傾斜面５４５に照射しても傾斜面５４５にてパターン形成材料が付着して硬化してしまうこともない。
【００３９】
パターン形成装置１ではノズル５４から吐出されたパターン形成材料により形成されるパターン９１の形状をより適切なものとするためにさらに工夫がなされている。具体的には、ノズル５４が金属により形成され、少なくとも吐出口５４１の周囲（すなわち、吐出面５４３（および吐出面５４３の周囲のノズル５４の表面））が鏡面仕上げとされる。具体的には、ノズル５４がステンレス鋼により形成され、吐出口５４１の周囲の平均粗度（Ｒａ）が０．２μｍ以下（好ましくは０．１μｍ以下）とされる。さらに、ノズル５４の吐出口５４１の周囲（図８中に符号５４７にて示す平行斜線を付した部位）にはクロムメッキが施される。
【００４０】
ノズル５４の表面粗度を小さくすることにより、表面粗度が大きい場合に比べてパターン形成材料との付着性を低く抑えることができ、吐出口５４１の周囲へのパターン形成材料の付着をさらに抑制することができる。加えて、ノズル５４の先端を鏡面仕上げすることにより、図８に示すようにノズル５４の先端に照射される紫外線の一部、あるいは、光照射部５３から放射される熱線（可視光や赤外線）が効率よく反射され、ノズル５４の先端の温度上昇が抑制される。特に、クロムは紫外線や熱線を効率よく反射するため、クロムメッキによりノズル５４の先端の温度上昇を一層抑えることができる。さらに、ノズル５４が金属で形成されることにより、ノズル５４の先端の熱を速やかに他の部位へ拡散させることができる。以上の作用により、ノズル５４の先端の温度変化によるパターン形成材料の特性（特に粘性）の変化が抑制され、均一なパターンの形成が実現される。
【００４１】
なお、ノズル５４がセラミックスで形成される場合においてもノズル５４の先端を鏡面仕上げとしたり、金属によるコーティングを施すことにより（金等の金属のスパッタによる付着であってもよい。）、パターン形成材料の付着および温度上昇を抑える効果を得ることができる。また、ノズル５４の本体を樹脂やセラミックスで形成し、吐出口５４１の周囲（すなわち、ノズル５４の先端）のみが金属により形成されてもよい。また、ノズル５４を複数の部材で構成し、部分的に金属にしてもよい。例えば、吐出口５４１の上で上下２つに分け、上部分のみを金属にしても、ここが温度上昇抑制効果の大きい部位なので効果が出る。
【００４２】
ノズル５４の吐出口５４１の周囲は、クロム等の金属コーティングに代えて（あるいは、金属コーティングに加えて）数μｍの厚さのテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂によりコーティングが施されてよい。これにより、図８中の部位５４７の表面において、コーティングされていない面（すなわち、ノズル５４を形成する部材そのものが露出している面）よりもパターン形成材料との付着性を相対的に低くする（すなわち、パターン形成材料を剥がれやすくする）ことが実現される。
【００４３】
吐出口５４１の周囲を吐出口５４１を形成する部材よりもパターン形成材料との付着性が相対的に低い素材によりコーティングすることによってパターン形成材料が付着することが抑制され、さらに、光照射部５３からの紫外線がノズル５４の先端に照射される場合であっても、パターン形成材料が吐出口５４１の周囲に固着することが抑制される。
【００４４】
なお、コーティングする素材はフッ素樹脂に限らず、吐出口５４１を形成する部材よりもパターン形成材料との付着性（いわゆる、濡れ性、あるいは、表面活性）が相対的に低い素材であればよい。例えば、パターン形成材料が親水性であれば疎水性の素材を、パターン形成材料が疎水性であれば親水性の素材を用いてもよい。また、これらのコーティングも部分的であってもよい。
【００４５】
図９は、パターン形成装置１の材料供給部５５の各種構成を示す図である。材料供給部５５は、パターン形成材料を貯溜するメインタンク５８１、メインタンク５８１からの一部のパターン形成材料を吐出用に貯溜するサブタンク５５１、並びに、パターン形成材料のノズル５４からの吐出を制御するためのコンプレッサ５６２および負圧タンク（真空アキュムレータ）５７２を有する。なお、図９中に示すコンプレッサ５６２および真空ポンプ５７５は、材料供給部５５に設けられてもよく、パターン形成装置１が設置される工場内に設けられてもよい。
【００４６】
吐出部５２にパターン形成材料を供給する供給管５２１はサブタンク５５１に接続され、サブタンク５５１はバルブ５５７を有する配管５５３によりメインタンク５８１に接続され、さらに、吐出を制御するためのエアの流路となる配管５５２が接続される。配管５５２には大気開放用のバルブ５５６を有する配管が接続され、途中で２つに分岐し、一方がバルブ５５４に接続され、他方がバルブ５５５に接続される。バルブ５５４はレギュレータ５６１を介してコンプレッサ５６２へと至る圧縮空気用の配管５６に接続され、バルブ５５５はレギュレータ５７１、負圧タンク５７２、バルブ５７３およびレギュレータ５７４を介して真空ポンプ５７５へと至る真空用の配管５７に接続される。メインタンク５８１は配管５８によりバルブ５８２およびレギュレータ５８３を介してコンプレッサ５６２に接続される。
【００４７】
コンプレッサ５６２、真空ポンプ５７５、バルブ５５４およびバルブ５５５は制御部６に接続され、これらが制御部６により制御されることにより、吐出部５２からのパターン形成材料の吐出開始および吐出停止が行われる。バルブ５５４およびバルブ５５５は、サブタンク５５１への圧縮空気用の配管５６の接続と、真空用の配管５７の接続とを切り替える機構となっている。なお、バルブ５５６，５７３，５５７，５８２は手動でもよく、制御部６により制御されていてもよい。
【００４８】
大気開放用のバルブ５５６はパターン形成装置１の保守点検時、および、メインタンク５８１からサブタンク５５１へパターン形成材料を補充する際に開かれる。材料補充時には、まずバルブ５５６を空けてサブタンク５５１内を開放し、次にバルブ５８２を開けてコンプレッサ５６２からメインタンク５８１に圧縮空気を送り込み、さらにメインタンク５８１とサブタンク５５１との間のバルブ５５７を開けて、メインタンク５８１からサブタンク５５１へとパターン形成材料が送り込まれる。
【００４９】
図１０はパターン形成材料の吐出開始時におけるパターン形成装置１の動作の流れを示す図であり、図１１はパターン形成材料の吐出開始時における吐出部５２の基板９に対する相対移動速度の変化を示す図である。なお、吐出開始前は全てのバルブは閉じられている。
【００５０】
まず、制御部６がモータ２１を制御することによりステージ３に保持された基板９がノズル５４に対して移動（加速）を開始する（ステップＳ１１、図１１中の時刻ｔ１１）。基板９の移動速度が予め定められた速度Ｖ１に達すると基板９の加速が停止され（ステップＳ１２、時刻ｔ１２）、定速移動へと移行する。ただし、速度Ｖ１は、パターン形成時の定常速度である速度Ｖ２よりも低速である。
【００５１】
続いて、制御部６が圧縮空気用のバルブ５５４を開くことにより、サブタンク５５１とコンプレッサ５６２とが配管５５２および配管５６を介して接続され、圧縮空気がサブタンク５５１に送り込まれる。サブタンク５５１では内圧が高められ、サブタンク５５１に貯溜されているパターン形成材料が供給管５２１を介して吐出部５２へと送り出される。これにより、吐出口５４１から基板９上へのパターン形成材料の吐出が開始される（ステップＳ１３、時刻ｔ１３）。このとき、コンプレッサ５６２からの圧縮空気の圧力とレギュレータ５６１とにより吐出速度が調整される。
【００５２】
その後、基板９の移動をさらに加速し（ステップＳ１４、時刻ｔ１４）、移動速度が速度Ｖ２に達したところで基板９の加速を停止する（ステップＳ１５、時刻ｔ１５）。
【００５３】
以上のように、パターン形成装置１ではパターン形成時の定常速度Ｖ２以下の速度Ｖ１にてパターン形成材料の吐出が開始される。これにより、吐出開始時において移動速度に対して過剰にパターン形成材料が吐出されることとなり、パターン形成材料が基板９に押しつけられることとなる。その結果、パターン形成材料が基板９に確実に着座（すなわち、密着）することとなり、さらに加速後の速度Ｖ２にて形成されるパターンも容易に順次密着させることができ、より確実にパターン形成を適切に行うことが実現される。
【００５４】
なお、パターン形成材料の吐出開始時の速度Ｖ１は０であってもよい。この場合は、吐出部５２が基板９に対して相対的に移動を開始する直前に吐出が開始されることとなり、図１１に示すように加速を２段階で行う必要はない。また、速度Ｖ２に向けての加速を途中で停止することなく行い、加速途上においてパターン形成材料の吐出が開始されてもよい。すなわち、制御部６の制御により、吐出部５２の基板９に対する相対移動速度がパターン形成時の速度Ｖ２に到るまでに吐出が開始されることにより、形状を安定しつつパターンを形成することが実現される。
【００５５】
図１２はパターン形成材料の吐出停止時におけるパターン形成装置１の動作の流れを示す図であり、図１３はパターン形成材料の吐出停止時における吐出部５２の基板９に対する相対移動速度の変化を示す図である。図１２に示すＧ１は、図１０の動作の流れの続きであることを示している。なお、吐出停止前は、圧縮空気用のバルブ５５４のみが開いている。
【００５６】
まず、制御部６がモータ２１を制御することにより速度Ｖ２にて移動している基板９の減速が開始され（ステップＳ２１、図１３中の時刻ｔ２１）、基板９の移動速度が予め定められた速度Ｖ３に達すると基板９の減速が停止される（ステップＳ２２、時刻ｔ２２）。
【００５７】
続いて、制御部６が材料供給部５５を制御することによってパターン形成材料の吐出が停止される（ステップＳ２３、時刻ｔ２３）。図１４はステップＳ２３における材料供給部５５の動作の流れを示す図である。まず、制御部６が圧縮空気用のバルブ５５４を閉じてサブタンク５５１と配管５６（または、コンプレッサ５６２）との接続を遮断する（ステップＳ２３１）。
【００５８】
この直後に、制御部６が真空用のバルブ５５５を一時的に開いてサブタンク５５１と負圧タンク５７２とを配管５５２および配管５７を介して短時間だけ接続する（ステップＳ２３２）。これにより、サブタンク５５１の内部に残存していた圧縮空気が負圧タンク５７２へと速やかに移動し、サブタンク５５１の内圧が大気圧以下となってノズル５４内のパターン形成材料が僅かに引き戻される（いわゆる、サックバック動作）。
【００５９】
通常、パターン形成材料の粘度は数万ないし数十万ｍＰａ・ｓ程度であり、管内抵抗が大きく、かつ、サブタンク５５１内に圧縮空気が残存するため、単に圧縮用のバルブ５５４を閉じるのみでは吐出は停止せず、さらに、サブタンク５５１を真空引きするのみでは一度に多量のエアが排出されて真空圧が相殺され、大きな吸引力を得ることが困難となる。そこで、パターン形成装置１では真空用の配管５７上に真空アキュムレータとして負圧タンク５７２を設けることにより、速やかにサブタンク５５１内を負圧にしてパターン形成材料の吐出を停止することを実現している。なお、吐出が完全に停止するまでの間に、わずかに吐出されるパターン形成材料は、速度Ｖ２よりも低い速度Ｖ３で基板９に密着して拭い去られる。
【００６０】
なお、コンプレッサ５６２と負圧タンク５７２とが直結されること防ぐため、ステップＳ２３１とステップＳ２３２の間には数ミリ秒のインターバルがおかれる。また、バルブ５５４およびバルブ５５５に代えて、サブタンク５５１への圧縮空気用の配管５６の接続と、真空用の配管５７の接続とを切り替えることができる機構であれば他の機構が採用されてもよく、例えば、スライドバルブ、三方弁等が利用されてもよい。
【００６１】
パターン形成材料の吐出が停止されると、基板９の移動がさらに減速され（ステップＳ２４、時刻ｔ２４）、移動が停止する（ステップＳ２５、時刻ｔ２５）。
【００６２】
図１５ないし図１７はパターン形成材料の吐出停止時におけるノズル５４と基板９上のパターン９１の様子を示す側面図であり、それぞれステップＳ２１の直前の状態、ステップＳ２３の直後の状態およびステップＳ２５の直後の状態に対応する。
【００６３】
図１５に示すように、定常速度Ｖ２にてパターン形成材料が吐出されている状態からノズル５４の相対移動が減速されると、ノズル５４の先端においてパターン形成材料が僅かに蓄積され、パターン形成材料と基板９とが強く密着する状態となる。その後、既述のサックバックを行うことにより図１６に示すようにノズル５４の先端と吐出されたパターン９１の大部分とが一気に分離される。パターン形成装置１では、ノズル５４（吐出部５２）がさらに低速にて移動され、図１７に示すように、基板９上のパターンの末端とノズル５４の先端（または、吐出口５４１）とが完全に分離するまでノズル５４の移動が継続される。
【００６４】
以上のように、パターン形成装置１では、パターン形成材料の吐出を短時間で完全に停止することが可能とされており、これにより、吐出停止後に漏出するパターン形成材料が基板９上にて過剰に引きずられて不要なパターン形成材料が付着してしまう領域を削減することができる。その結果、基板９上に生じる製品に使用できない無駄な領域を縮小することができ、基板９の生産コストが低減される。
【００６５】
また、吐出を短時間で停止し、さらに、ノズル５４の先端とパターン９１とが完全に分離するまで、ノズル５４先端のパターン形成材料が基板９に拭き取られるように吐出部５２の移動が継続されるため、吐出口５４１にパターン形成材料が付着して次の吐出時に吐出が不安定になることも防止され、所望の断面形状のパターンをより確実に形成することが実現される。
【００６６】
なお、パターン形成材料とノズル５４とを適切に分離することができるのであるならば、吐出の停止は減速前に行われてもよく、減速も図１３に示すように２段階で行われなくてもよい。すなわち、吐出部５２が基板９に対して停止する前に吐出が停止されるのみでもよい。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ってきたが、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。
【００６８】
上記実施の形態では、ヘッド部５が固定され、ステージ３が移動するが、ヘッド部５とステージ３とは基板９の主面に沿う方向に相対的に移動すればよく、例えば、ステージ３が固定され、ヘッド部５に移動機構が設けられてもよい。
【００６９】
パターン形成装置１は、有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置等の他の種類の平面表示装置（フラットパネルディスプレイ）における隔壁、配線、電極、蛍光体等のパターンの形成に利用されてもよい。また、基板９もガラス基板には限定されず、樹脂基板、半導体基板等であってもよい。
【００７０】
また、パターン形成材料はガラスフリットを含むものに限定されず、電極が形成される場合には、例えば、銀等の金属粒子および（紫外線硬化性）樹脂を含むものが利用される。また、パターン形成材料に含まれる硬化性樹脂は必ずしも紫外線により硬化する樹脂である必要はなく、光により硬化する樹脂であれば容易に利用することができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、所定の断面形状のパターンを基板により確実に形成することができる。
【００７２】
請求項１ないし１１の発明では、吐出口近傍にパターン形成材料が付着することを抑制し、所定の断面形状を有するパターンを基板上に形成することができる。また、請求項１０および１１の発明では、ノズルの先端の温度上昇を抑制することで、パターン形成材料の吐出を安定させることができる。
【００７３】
請求項１２の発明では、パターン形成材料の吐出を速やかに停止し、吐出口基板のパターン形成材料が付着することを抑制するとともに基板上に不要なパターン形成材料が付着する領域を削減することができる。
【００７４】
請求項１３および１４の発明では、吐出開始時にパターン形成材料を基板に十分に密着させてパターン形成をより適切に行うことができ、請求項１４および１５の発明では、吐出停止時に吐出口近傍にパターン形成材料が付着することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るパターン形成装置の構成を示す図である。
【図２】ノズルを示す側面図である。
【図３】ノズルを先端側から示す図である。
【図４】ノズルの断面図である。
【図５】ノズルの他の例を示す側面図である。
【図６】ノズルを先端側から示す図である。
【図７】ノズルの断面図である。
【図８】ノズルおよび光照射部を示す図である。
【図９】材料供給部の構成を示す図である。
【図１０】パターン形成材料の吐出開始時におけるパターン形成装置の動作の流れを示す図である。
【図１１】パターン形成材料の吐出開始時における吐出部の相対移動速度の変化を示す図である。
【図１２】パターン形成材料の吐出停止時におけるパターン形成装置の動作の流れを示す図である。
【図１３】パターン形成材料の吐出停止時における吐出部の相対移動速度の変化を示す図である。
【図１４】パターン形成材料の吐出停止時における材料供給部の動作の流れを示す図である。
【図１５】ノズルと基板上のパターン形成材料を示す側面図である。
【図１６】ノズルと基板上のパターン形成材料を示す側面図である。
【図１７】ノズルと基板上のパターン形成材料を示す側面図である。
【符号の説明】
１ パターン形成装置
２ ステージ移動機構
６ 制御部
９ 基板
５２ 吐出部
５３ 光照射部
５４ ノズル
５５ 材料供給部
５６，５７ 配管
５２１ 供給管
５４１ 吐出口
５４２ 吐出方向
５４３ 吐出面
５４５ 傾斜面
５４６ 溝
５５１ サブタンク
５５４，５５５ バルブ
５７２ 負圧タンク
Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ２３２ ステップ
Claims (16)
- 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、
パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、
基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構と、
を備え、
前記複数の吐出口から、基板側に向かうとともに前記吐出部の相対移動の後側へと向かう吐出方向にパターン形成材料が吐出され、
前記吐出部が、前記複数の吐出口の上側から前記吐出方向に垂直な面よりも基板から離れる方向に広がる傾斜面を有することを特徴とするパターン形成装置。 - 請求項１に記載のパターン形成装置であって、
前記吐出部が、前記複数の吐出口の間に溝を有することを特徴とするパターン形成装置。 - 請求項２に記載のパターン形成装置であって、
前記複数の吐出口のそれぞれと溝との間の幅が、１００μｍ以下であることを特徴とするパターン形成装置。 - 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、
前記複数の吐出口の上端と前記傾斜面の前記複数の吐出口側のエッジとの間の距離が、１００μｍ以下であることを特徴とするパターン形成装置。 - 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、
前記傾斜面が、前記複数の吐出口の上側から基板に垂直な方向よりも前記吐出部の相対移動の前側へと傾斜していることを特徴とするパターン形成装置。 - 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、
光を照射することにより吐出直後のパターン形成材料を順次硬化させる光照射部をさらに備え、
前記光照射部からの光の一部が、前記傾斜面に照射されることを特徴とするパターン形成装置。 - 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、
パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、
基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構と、
を備え、
前記複数の吐出口の周囲が、前記複数の吐出口を形成する部材よりも前記パターン形成材料との付着性が相対的に低い素材によりコーティングされることを特徴とするパターン形成装置。 - 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、
パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、
基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構と、
を備え、
前記複数の吐出口の周囲が、鏡面仕上げとされることを特徴とするパターン形成装置。 - 請求項８に記載のパターン形成装置であって、
前記複数の吐出口の周囲の平均粗度が０．２μｍ以下であることを特徴とするパターン形成装置。 - 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、
パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、
基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構と、
光を照射することにより吐出直後のパターン形成材料を順次硬化させる光照射部と、
を備え、
前記複数の吐出口の周囲が、金属により形成されることを特徴とするパターン形成装置。 - 請求項１ないし１０のいずれかに記載のパターン形成装置であって、
前記吐出部が、金属により形成されることを特徴とするパターン形成装置。 - 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、
パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、
基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構と、
前記吐出部にパターン形成材料を供給する供給路と、
パターン形成材料を貯溜する材料タンクと、
前記材料タンクから前記供給路へとパターン形成材料を送り出す圧縮空気用の第１の配管と、
前記吐出部から前記材料タンク側へとパターン形成材料を引き戻す真空用の第２の配管と、
前記材料タンクへの前記第１の配管の接続と、前記第２の配管の接続とを切り替える切替機構と、
前記第２の配管上に設けられた負圧タンクと、
を備えることを特徴とするパターン形成装置。 - 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、
パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、
基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構と、
前記吐出部からの吐出および前記吐出部の相対移動を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部の制御により、前記吐出部の基板に対する相対移動速度がパターン形成時の一定速度に到るまでに吐出が開始されることを特徴とするパターン形成装置。 - 請求項１３に記載のパターン形成装置であって、
前記制御部の制御により、前記吐出部が前記基板に対して停止する前に吐出が停止されることを特徴とするパターン形成装置。 - 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、
パターン形成材料を基板に向けて吐出する複数の吐出口の配列を有する吐出部と、
基板の主面に沿って前記複数の吐出口の配列におよそ垂直な方向に前記吐出部を相対的に移動させる移動機構と、
前記吐出部からの吐出および前記吐出部の相対移動を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部の制御により、吐出停止後に前記複数の吐出口と基板上のパターン形成材料とが分離されるまで前記吐出部の前記基板に対する相対移動が継続されることを特徴とするパターン形成装置。 - 請求項１ないし１５のいずれかに記載のパターン形成装置であって、
前記パターン形成材料により平面表示装置用の隔壁が形成されることを特徴とするパターン形成装置。
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