JP2007289893A - Droplet application device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステージ上に載置された基板上に点在した描画箇所(欠陥)に液滴を吐出する液滴塗布装置に関するものである。 The present invention relates to a droplet applying apparatus that discharges droplets to drawing portions (defects) scattered on a substrate placed on a stage.
近年、インクジェット技術は紙媒体上に画像を形成するプリンター装置としてだけでなく、製造装置としての用途が期待されている。例えば、特許文献1では、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ、電子放出素子、電気泳動表示装置などの製造装置として、インクジェット方式による液滴吐出素子を搭載した製造装置の構成が示されている。この特許文献1では、基板上への着弾位置精度を向上させるために、装置基体を石定盤として、基板を同一方向に搬送するステージと、ステージ進行方向と直交する方向にインクジェットヘッドを移動させるキャリッジ機構を、それぞれ石定盤上に直結して設けている。
In recent years, the inkjet technology is expected to be used not only as a printer device for forming an image on a paper medium but also as a manufacturing device. For example,
インクジェット方式による汎用プリンターには、通常は液滴を吐出させる素子として150〜300ノズル/インチの間隔でノズル孔が規則配列した幅1/2〜2インチのインクジェットヘッド素子を各色毎に数個ずつ搭載した1個のインクジェットヘッドユニットを用いて画像を形成する。画像形成方法としては、記録紙を紙送りローラーで送りつつ、記録紙の搬送方向に対して直交する方向にインクジェットヘッドユニットを複数回走査することで、記録紙に画像を形成していた。 In general-purpose printers based on the ink jet system, several ink jet head elements each having a width of 1/2 to 2 inches in which nozzle holes are regularly arranged at intervals of 150 to 300 nozzles / inch as elements for ejecting liquid droplets are provided for each color. An image is formed using one mounted inkjet head unit. As an image forming method, an image is formed on a recording paper by scanning the ink jet head unit a plurality of times in a direction orthogonal to the conveying direction of the recording paper while feeding the recording paper with a paper feed roller.
このインクジェット方式を製造装置として用いる場合でも、インクジェットヘッド素子は汎用プリンター用と同等であり、ノズル列方向のサイズは高々1〜2インチ程度しかないのが現状である。 Even when this ink jet system is used as a manufacturing apparatus, the ink jet head element is equivalent to that for a general-purpose printer, and the size in the nozzle row direction is only about 1 to 2 inches at most.
一方、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ、電子放出素子、電気泳動表示装置の製造プロセスは、大面積基板を使用して採れ数を増やすことによって低コスト及びタクトの短縮を図る傾向にあり、インクジェット方式によりこれらを製造するためには、一辺数mにも及ぶ大面積基板に対応できる製造装置が必要とされてきた。 On the other hand, the manufacturing process of a liquid crystal display, an organic EL display, a plasma display, an electron-emitting device, and an electrophoretic display device tends to reduce cost and tact by increasing the number of samples using a large area substrate, In order to manufacture these by the inkjet method, a manufacturing apparatus that can handle a large-area substrate having a length of several meters has been required.
大面積基板に対して高速で処理できるインクジェット方式を用いた製造装置としては、複数のインクジェットヘッド素子を並べて基板サイズ以上の長さにしたラインヘッド方式がある。この方式は、高々1〜2インチの幅のインクジェット素子を、基板サイズに至る長さまで千鳥配列させるものであり、基板サイズが数mとすると少なくとも100〜200個のヘッドを配列させる必要がある。このラインヘッド方式による製造装置は、例えばカラーフィルター基板のような、基板全面に吐出を必要とし、さらに吐出箇所が規則的である基板には、非常に効果的であるといえる。 As a manufacturing apparatus using an ink jet system capable of processing a large area substrate at a high speed, there is a line head system in which a plurality of ink jet head elements are arranged to have a length longer than the substrate size. In this method, ink jet elements having a width of 1 to 2 inches at most are arranged in a staggered manner up to the length up to the substrate size. When the substrate size is several meters, it is necessary to arrange at least 100 to 200 heads. This production apparatus using the line head method is very effective for a substrate that requires ejection over the entire surface of the substrate, such as a color filter substrate, and has a regular ejection location.
また、カラーフィルター基板の製造方法の一部として、カラーフィルター基板に着色不良部分があった場合に、不良箇所のみにカラーフィルター材料を吐出させる構成が知られている(特許文献2)。
しかしながら、上記従来の構成では、対象基板が一辺数mにも及ぶ大画面用に大面積化してゆくに伴い、不良修復のためにカラーフィルター材料が吐出される対象基板を載置するステージもまた大面積化して、対象基板を載置する表面の平面度等の精度を確保することが困難になり、また、そのような精度を確保するためのコストも増大するという問題を生じる。 However, in the above-described conventional configuration, as the target substrate becomes larger for a large screen having a length of several meters, the stage on which the target substrate on which the color filter material is discharged for defect repair is also placed. There is a problem that it is difficult to ensure the accuracy such as the flatness of the surface on which the target substrate is placed by increasing the area, and the cost for securing such accuracy increases.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、大型基板への対応とコストの低減とを同時に実現することができる液滴塗布装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a droplet coating apparatus capable of simultaneously supporting a large substrate and reducing costs.
本発明に係る液滴塗布装置は、上記課題を解決するために、基板を載置するメインステージと、前記メインステージ上に載置された基板上に点在した描画箇所に液滴を吐出する液滴吐出ユニットと、前記液滴吐出ユニットを保守するために、前記メインステージに連結して設けられたサブステージとを備え、前記サブステージの表面の平面度を、前記メインステージの表面の平面度よりも粗くしたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a droplet applying apparatus according to the present invention discharges droplets to a main stage on which a substrate is placed, and drawing locations scattered on the substrate placed on the main stage. A droplet discharge unit; and a sub-stage connected to the main stage to maintain the droplet discharge unit. The flatness of the surface of the sub-stage is determined by the plane of the surface of the main stage. It is characterized by being rougher than the degree.
この特徴により、液滴吐出ユニットを保守するためのサブステージが、基板を載置するメインステージに連結して設けられ、サブステージの表面の平面度は、メインステージの表面の平面度よりも粗くなっている。このため、大型基板に対応するための液滴塗布装置をメインステージとサブステージとに分割し、サブステージを製造するコストをメインステージを製造するコストよりも安くすることができる。大型基板への対応とコストの低減とを同時に実現することができる液滴塗布装置を提供することができる。 Due to this feature, a substage for maintaining the droplet discharge unit is provided connected to the main stage on which the substrate is placed, and the flatness of the surface of the substage is rougher than the flatness of the surface of the main stage. It has become. For this reason, it is possible to divide a droplet coating apparatus for handling a large substrate into a main stage and a sub stage, and to make the cost for manufacturing the sub stage lower than the cost for manufacturing the main stage. It is possible to provide a droplet coating apparatus that can simultaneously cope with a large substrate and reduce costs.
本発明に係る液滴塗布装置では、前記メインステージに前記基板を搬入し、及び前記メインステージから前記基板を搬出するために設けられた搬出入サブステージをさらに備え、前記搬出入サブステージの表面の平面度を、前記メインステージの表面の平面度よりも粗くすることが好ましい。 The droplet applying apparatus according to the present invention further includes a carry-in / out sub-stage provided to carry the substrate into the main stage and carry out the substrate from the main stage, and the surface of the carry-in / out sub-stage It is preferable that the flatness is rougher than the flatness of the surface of the main stage.
上記構成によれば、搬出入サブステージをさらに分割し、搬出入サブステージの表面の平面度を、メインステージの表面の平面度よりも粗くするので、搬出入サブステージの製造コストを安くすることができ、液滴塗布装置の製造コストをさらに低減することができる。 According to the above configuration, the carry-in / out substage is further divided, and the flatness of the surface of the carry-in / out substage is made rougher than the flatness of the surface of the main stage, so that the manufacturing cost of the carry-in / out substage is reduced. This can further reduce the manufacturing cost of the droplet applying apparatus.
本発明に係る液滴塗布装置では、前記液滴吐出ユニットを搭載したガントリーと、前記ガントリーを前記基板に対して相対移動させるために、前記基板の搬出入方向に沿って設けられたガイド機構とをさらに備えることが好ましい。 In the droplet applying apparatus according to the present invention, a gantry on which the droplet discharge unit is mounted, and a guide mechanism provided along the loading / unloading direction of the substrate in order to move the gantry relative to the substrate. It is preferable to further comprise.
上記構成によれば、ガイド機構によってガントリーを基板に対して相対移動させるので、基板全体に精度よく液滴を塗布することができる。 According to the above configuration, since the gantry is moved relative to the substrate by the guide mechanism, it is possible to apply droplets to the entire substrate with high accuracy.
本発明に係る液滴塗布装置では、前記液滴吐出ユニットは、前記基板上に点在する複数個の描画箇所の位置を表すデータに応じて、前記ガントリーが前記基板の搬出入方向に沿って移動している間に、前記搬出入方向に垂直な方向に沿って移動することが好ましい。 In the droplet applying apparatus according to the present invention, the droplet discharge unit is configured such that the gantry moves along the loading / unloading direction of the substrate in accordance with data representing the positions of a plurality of drawing locations scattered on the substrate. While moving, it is preferable to move along a direction perpendicular to the loading / unloading direction.
上記構成によれば、簡単な構成によって基板上に点在する欠陥を修復することができる。 According to the above configuration, defects scattered on the substrate can be repaired with a simple configuration.
本発明に係る液滴塗布装置では、前記メインステージ及び前記搬出入サブステージの上を、前記基板を搭載して前記基板の搬出入方向に沿って移動可能に設けられた基板載置台をさらに備えることが好ましい。 The droplet coating apparatus according to the present invention further includes a substrate mounting table mounted on the main stage and the carry-in / out sub-stage so as to be movable along the carry-in / out direction of the substrate. It is preferable.
上記構成によれば、簡単な構成によって容易に対象基板を搬出入することができる。 According to the above configuration, the target substrate can be easily carried in and out with a simple configuration.
本発明に係る液滴塗布装置では、前記サブステージの上には、前記液滴吐出ユニットを保守するメンテナンス機構が設けられていることが好ましい。 In the droplet applying apparatus according to the present invention, it is preferable that a maintenance mechanism for maintaining the droplet discharge unit is provided on the substage.
上記構成によれば、簡単な構成によって液滴吐出ユニットを保守することができる。 According to the above configuration, the droplet discharge unit can be maintained with a simple configuration.
本発明に係る液滴塗布装置では、前記メンテナンス機構は、前記液滴吐出ユニットのノズル孔をキャップするキャップ部材と、前記ノズル孔を負圧吸引して前記液滴を排出する負圧吸引部材と、前記ノズル孔からの前記液滴の不吐出を検出する不吐出検出器とを有していることが好ましい。 In the droplet applying apparatus according to the present invention, the maintenance mechanism includes a cap member that caps the nozzle hole of the droplet discharge unit, a negative pressure suction member that sucks the nozzle hole at a negative pressure and discharges the droplet. And a non-ejection detector for detecting non-ejection of the droplet from the nozzle hole.
上記構成によれば、不使用時における液滴吐出ユニットからの液滴の蒸発を防止することができ、また、不吐出状態になった液滴吐出ユニットを検出して、液滴を吐出可能な状態に回復させることができる。 According to the above configuration, the evaporation of droplets from the droplet discharge unit when not in use can be prevented, and the droplet discharge unit in a non-discharge state can be detected to discharge the droplets It can be restored to the state.
本発明に係る液滴塗布装置では、前記メインステージは、高精度の材料によって構成されており、前記サブステージは、前記メインステージを構成する材料よりも精度の低い材料によって構成されていることが好ましい。 In the droplet applying apparatus according to the present invention, the main stage is made of a highly accurate material, and the substage is made of a material having a lower accuracy than the material constituting the main stage. preferable.
上記構成によれば、精度の低い材料によってサブステージを構成するので、製造コストを低減することができる。 According to the above configuration, the substage is configured with a low-accuracy material, so that the manufacturing cost can be reduced.
本発明に係る液滴塗布装置は、以上のように、サブステージの表面の平面度を、メインステージの表面の平面度よりも粗くしたので、大型基板への対応とコストの低減を同時に実現することができる液滴塗布装置を提供することができるという効果を奏する。 As described above, the droplet coating apparatus according to the present invention makes the flatness of the surface of the substage rougher than the flatness of the surface of the main stage, so that it can simultaneously cope with a large substrate and reduce costs. There is an effect that it is possible to provide a droplet applying apparatus that can perform the above process.
本発明の一実施形態について図1ないし図23に基づいて説明すると以下の通りである。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
(実施の形態1)
<装置全体の構成説明>
図1は、実施の形態1に係る欠陥修復装置1の外観を示す斜視図である。図2は、欠陥修復装置1の模式的断面図である。
(Embodiment 1)
<Description of overall device configuration>
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of the
欠陥修復装置1は、基体2を備えている。液滴吐出装置1には、基体2上に搭載され基板搬入及び搬出時に移動する基板載置台6と、基板載置台6上方を該台に接触することなく横断しているヘッドガントリーユニット4とが設けられている。ヘッドガントリーユニット4は、基体2に連結しているガントリースライド機構5により、一方向(図1のY方向に平行な方向)に往復移動できる構成となっている。
The
ヘッドガントリーユニット4の側面には、液滴吐出ユニット3をヘッドガントリーユニット4の移動方向(図1のY方向に平行な方向)とは異なる方向(図1のX方向に平行な方向)に移動させることのできる吐出ユニットスライド機構15が搭載されており、吐出ユニットスライド機構15上に搭載された液滴吐出ユニット3は、吐出ユニットスライド機構15上の移動可能領域の範囲内で、ヘッドガントリーユニット4の移動方向と異なる方向(図1のX方向に平行な方向)に移動可能となっている。
On the side surface of the
液滴吐出ユニット3は、ヘッドガントリーユニット4の側面に、複数個(図1では9個)搭載され、それぞれに個別の吐出ユニットスライド機構15を有している。そして、複数の液滴吐出ユニット3は、それぞれの吐出ユニットスライド機構15上を、欠陥修復装置からの制御指令に基づいて、個別に独立して図1のX方向に平行な方向に移動する。
A plurality (9 in FIG. 1) of
また、液滴吐出ユニット3は、ヘッド吐出面を有している。ヘッド吐出面は、基板載置台6に略平行であって、かつ、液滴を吐出するための孔が形成されている。液滴吐出ユニット3は、欠陥修復装置からの制御指令に基づいて、基板載置台6上に載置した対象基板にヘッド吐出面から液滴を滴下する。
The
装置基体2上には、基板載置台6の他に、液滴吐出ユニット3に対して、非使用時に吐出面をキャップする機構、不良吐出口を検出する機構、不良吐出口を回復する機構、などを有するメンテナンス機構7が設けられている。メンテナンス時は、ガントリースライド機構5により、ヘッドガントリーユニット4が、メンテナンス機構7の直上に移動し、液滴吐出ユニット3に対して各種メンテナンス動作を行う。
On the
<装置基体2の説明>
装置基体2の構成について図2を用いて説明する。
<Description of
The configuration of the
装置基体2は、中央に位置するメインステージ2aと、メンテナンス機構7を有するサブステージ2cと、サブステージ2bとをその両脇に機械的に連結している。
The
メインステージ2aは、御影石製の高精度のステージであり、液滴吐出ユニット3から基板載置台6上の対象基板に向けて液滴が吐出される間は、基板載置台6を正確に固定するものである。
The
サブステージ2cは、メンテナンス機構7を搭載するもので、メインステージ2aに比べ精度良く製造する必要はない。
The
サブステージ2bは、基板載置台6上に基板を搬入、または基板載置台6上から基板を搬出する際に、基板載置台6を装置端部に移動させる際に使用するステージである。
The
このように、本ステージ(基体2)は、ステージ中央に位置するメインステージ2aを備え、サブステージ2bとメンテナンス機構7を有するサブステージ2cとを、その両脇に機械的に連結して構成されている。
As described above, the main stage (base 2) includes the
従来はこのステージを一体的に形成していた。しかしながら、基板の大型化に伴って、精度を確保したステージ形成が困難な状況になっている。本実施の形態のように構成全長が6mにも及ぶステージにおいては、その部材となる御影石などの確保が困難である事や、ステージ輸送時における大きさ制限によって支障が出るなどいくつかの問題が発生してしまう。ステージを分割して形成する事によりこの問題点を解決することができる。 Conventionally, this stage is integrally formed. However, with the increase in size of the substrate, it has become difficult to form a stage with high accuracy. In the stage with a total length of 6 m as in this embodiment, there are several problems such as difficulty in securing granite as a member, and problems due to size restrictions during stage transportation. Will occur. This problem can be solved by dividing the stage.
基板処理を行うメインステージ2aは、高精度の着弾精度(平面度)が必要とされる。このため、従来使用されていた御影石で作製されており、着弾精度(平面度)で数十ミクロン以下をクリアしており、サブステージ2cに比べて、1/10程度の着弾精度(平面度)を有している。
The
一方、サブステージ2cは、メンテナンス機構7を搭載するもので、対象基板の処理は行わないが、ヘッドガントリーユニット4を受け入れるスペースを確保する必要がある。サブステージ2cは、着弾精度(平面度)の点でも数百ミクロンレベルとメインステージ2aに比べて10倍程度の許容範囲を持たすことが出来る。また使用部材としてもステンレス材料(SUS)などを用いている。このため、メインステージ2aに比べてコストを抑えたステージ作製を可能としている。
On the other hand, the
サブステージ2bは、基板載置台6上に基板を搬入し、または基板載置台6上から基板を搬出する際に、基板載置台6を装置端部に移動させる際に使用するステージである。サブステージ2bも、サブステージ2cと同様に高精度は必要とせず、使用部材の点でもステンレス材料(SUS)を使用することにより、コスト低減を可能としている。
The
また本実施の形態の構成では、サブステージ2bを用いた構成となっているが、メインステージ2aに、サブステージ2bと同様の機構を持たせることにより、サブステージ2bを削減することができ、ステージ構成の簡略化を図ることも可能である。
In the configuration of the present embodiment, the
それぞれのステージには、メインステージ用ガントリーガイド11a、及びサブステージ用ガントリーガイド11b・11cが搭載されており、ガントリーガイド11a・11b・11cは、異なるガントリーガイド11a・11b・11c間を跨いでヘッドガントリーユニット4が自由にスライドできるように、それぞれの間に繋ぎ目を有しつつ連結している。
Each stage is equipped with a main
図1では、ヘッドガントリーユニット4は、ヘッドガントリーユニット4側の浮上スライド機構13とガントリースライド機構5との間で常時エアー浮上しており、ガントリースライド機構5上の磁石式リニアスケール12と浮上スライド機構13との間のリニアモータ制御により、ヘッドガントリーユニット4の移動を可能としている。
In FIG. 1, the
そして、ガントリースライド機構5及びリニアスケール12は、それぞれのステージ2a・2b・2cを跨って自由に移動できるよう連続的に構成されている。また、装置基体2の地面側には図示しない従来技術の除振機構が設けられている。
And the
<基板載置台6の説明>
基板載置台6は、上面には図示しない微小な孔が複数形成されており、その孔の全てが図示しない吸引/送風機構に連結し、吸引/送風制御を行うことにより、基板載置台6上に配置された対象基板の吸着固定、もしくは基板載置台6からの基板の解放を行うことが可能となっている。
<Description of Substrate Placement Table 6>
The substrate mounting table 6 has a plurality of minute holes (not shown) formed on the upper surface, and all of the holes are connected to a suction / air blowing mechanism (not shown) to perform suction / air blowing control. It is possible to adsorb and fix the target substrate disposed on the substrate or release the substrate from the substrate mounting table 6.
図3は、欠陥修復装置1に設けられたヘッドガントリーユニット4及び基板載置台6の動作を説明するための模式的断面図である。基板載置台6は、装置基体2上に設けられた図示しないスライドレール上をリニアモータ制御により移動することが可能であり、基板搬入若しくは搬出時には、図3に示すように基板載置台6は、メンテナンス機構7と反対方向の装置端部に移動する。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation of the
さらに、基板載置台6は、図示しないθ回転機構が内在しており、スライドレール上をリニアモータ制御により一方向に移動すること、及び載置した基板を面内方向に自在に回転させることが可能となっている。 Further, the substrate mounting table 6 has a θ rotation mechanism (not shown), and can move in one direction on the slide rail by linear motor control and can freely rotate the mounted substrate in the in-plane direction. It is possible.
さらに、基板載置台6は、スライドレールと直交する方向にも微調移動できる機構を有している。また、基板載置台6の上面は、上面の平坦性が良い石定盤からなり、液滴吐出ユニット3の吐出面と平行である。
Further, the substrate mounting table 6 has a mechanism that can be finely moved in a direction orthogonal to the slide rail. Further, the upper surface of the substrate mounting table 6 is made of a stone surface plate having good flatness of the upper surface, and is parallel to the discharge surface of the
<ヘッドガントリーユニット4の説明>
図4(a)は、ヘッドガントリーユニット4の構成を説明するためのZ方向から見た要部平面図であり、図4(b)は、X方向から見た要部正面図である。ヘッドガントリーユニット4の構成について、図4を参照して説明する。
<Description of
FIG. 4A is a plan view of the main part viewed from the Z direction for explaining the configuration of the
ヘッドガントリーユニット4は、一対のガントリー14を浮上スライド機構13により連結した構成となっている。ガントリー14の一方は、装置外側に向いた側面に液滴吐出ユニット3及び吐出ユニットスライド機構15を複数有している(図1では4ユニット)。
The
その反対面で、かつ2本のガントリー14間に位置する部分に、基板の面内回転制御用のアライメントカメラ16が2台固定設置されている。図4では1台のみ図示されているが、同等のカメラ16が図4(a)における上方にさらに一台設置されている。
Two
ガントリー9の他方は、装置外側に向いた側面にガントリー14の一方と同様に液滴吐出ユニット3及び吐出ユニットスライド機構15とを複数有する。(図1では5ユニット)。その反対面で、かつ2本のガントリー14に挟まれた部分に、観察用カメラユニット18が、観察用カメラユニット18をガントリー14の長手方向に移動可能にするカメラスライド機構17を介して移動可能に取り付けられている。
The other of the
<ガントリースライド機構5の説明>
ガントリースライド機構5は、浮上スライド機構13との間にエアー浮上させるとともに、浮上スライド機構13との間のリニア駆動制御により、欠陥修復装置1本体からの制御信号に従って、ヘッドガントリーユニット4を図1のY方向に平行な方向に沿って任意の位置に移動させることが可能である。
<Description of
The
<液滴吐出ユニット3の説明>
図5は、液滴吐出ユニット3の構成を説明するための図1のY方向から見た要部側面図である。液滴吐出ユニット3は、ヘッドガントリーユニット4上に設置された吐出ユニットスライド機構15に搭載されており、矢印r3方向にそれぞれ独立して移動可能である。
<Description of the
FIG. 5 is a side view of the main part viewed from the Y direction in FIG. 1 for explaining the configuration of the
液滴吐出ユニット3は、吐出素子20と、駆動制御回路21と、電気接続ケーブル22と、インクタンク23と、インク配管24と、とそれらを収納する筺体19とを有している。筺体19が、吐出ユニットスライド機構15上を移動する。
The
吐出素子20の基板載置台6の上面との平行面には、ノズルプレート25が接着されており、ノズルプレート25には複数のノズル孔26が形成されている。なお、ノズル孔26の直径は、10〜20μmである。
A
吐出素子20は、圧電体基板に複数のインク室となる溝を形成した後、隔壁側面の一部に電極を形成して、隔壁の両側面の間に電界を印加して隔壁自体をせん断変形させて吐出エネルギーを発生させる公知のものを使用した。駆動制御回路21は、図示しないケーブルにより、図示しない駆動制御システムに接続されて吐出制御が行われる。基板載置台6上に対象基板を搭載した場合、ノズルプレート25の最下面である液滴吐出面と対象基板の上面との間は、0.5〜1mmになるように予め調整されている。
In the
<吐出ユニットスライド機構15の説明>
図6は、吐出ユニットスライド機構15の構成を説明するための図1のX方向から見た要部正面図である。吐出ユニットスライド機構15の構成を、図6を用いて説明する。
<Description of Discharge
FIG. 6 is a front view of a main part viewed from the X direction in FIG. 1 for explaining the configuration of the discharge
吐出ユニットスライド機構15は、2列のLMガイド28(株式会社THK製)と、2列のLMガイド28の列間に設置したガントリーリニアスケール29からなり、液滴吐出ユニット3に取り付けられているリニア駆動機構27を駆動制御することで、図1のX方向に平行な方向(図6において紙面に垂直な方向)の所定の位置に液滴吐出ユニット3を移動させることが可能である。リニアスケール29は、小型のN極及びS極の永久磁石を交互に規則配列させたものである。
The discharge
リニア駆動機構27は、交流制御でN極及びS極を自在に発生できるものであり、リニアスケール29とリニア駆動機構27との磁石力により吐出ユニットスライド機構15上の液滴吐出ユニット3の位置制御を可能としている。なお、LMガイド28の有効移動ストロークは250mmであり、この有効ストローク以上の範囲でリニアスケール29は設置されている。吐出ユニットスライド機構15による液滴吐出ユニット3の移動は、基板載置台6の上面と、液滴吐出ユニット3の液滴吐出面であるノズルプレート25との間のギャップが常に一定となるように予め調整されている。なお、他のガントリー14の側面に設けられている吐出ユニットスライド機構15も同様の構成であるため説明を除く。
The
<カメラスライド機構31の説明>
カメラスライド機構31の構成を、図6を用いて説明する。観察カメラユニット18は、ガントリースライド機構5に設けられたY方向に平行な方向の情報取得機能と、カメラスライド機構31に設けられたX方向に平行な方向の情報取得機能とにより、アライメントマークに対する対象基板のアドレス情報を出力することが可能である。観察カメラユニット18は、主に液滴吐出ユニット3が基板上に着弾した着弾画像を観察し、それぞれの液滴吐出ユニット3の吐出状態、若しくはアライメントマーク基準の着弾位置のアドレスを出力することができる。
<Description of
The configuration of the
観察カメラユニット18で得た着弾位置座標を用いて、それぞれの液滴吐出ユニット3について、Y方向に対しては吐出タイミングの補正、X方向に対しては吐出ユニットスライド機構15の移動量の補正により、対象基板上の所望の位置に液滴を着弾させることができる。
Using the landing position coordinates obtained by the
カメラスライド機構31は、前述の吐出ユニットスライド機構15と同様に、2列のLMガイド32(株式会社THK製)と、2列のLMガイド32の列間に設置したカメラ用リニアスケール33からなり、観察カメラユニット18に取り付けられているリニア駆動機構30を駆動制御することで、図1のX方向(図6における紙面に垂直な方向)の所定の位置に観察カメラユニット18を移動させることが可能である。なお、LMガイド32の有効移動ストロークは2500mmであり、この有効ストローク以上の範囲でリニアスケール33は設置されている。
The
<ノズル列の配列>
図7(a)は、液滴吐出ユニット3の構成を説明するための要部下面図であり、図7(b)は、他の液滴吐出ユニット3aの構成を説明するための要部下面図である。液滴吐出ユニット内のノズル孔の配列を、図7(a)(b)を用いて説明する。図7(a)は、1種類の液体を吐出する液滴吐出ユニット3を複数搭載した装置を示す。ヘッドガントリーユニット4には、吐出ユニットスライド機構15を介して、液滴吐出ユニット3が矢印X方向に移動可能に取り付けられている。液滴吐出面であるノズルプレート25に形成されたノズル孔26は一列に配列し、矢印Bに対して直角な方向から数度傾いている。配列しているノズル孔26は全て同一の液滴材料が吐出する。
<Array of nozzle rows>
7A is a bottom view of the main part for explaining the configuration of the
図7(b)は、3種類の液体を吐出するノズルプレートを複数搭載した液滴吐出ユニット3aを有する装置を示す。液滴吐出ユニット3aには、第一の液滴材料を吐出するノズル孔26Rの列、第二の液滴材料を吐出するノズル孔26Gの列、第三の液滴材料を吐出するノズル孔26Bの列、を有し、それぞれのノズル孔列が方向Bに対して直角な方向から数度傾いており、それぞれの列のB方向への投影領域はほぼ一致するように構成されている。また、それぞれのノズル孔列は、液滴吐出ユニット3a内でB方向に微小に移動可能となっていてもよい。
FIG. 7B shows an apparatus having a
<基板搬入動作の説明>
図8(a)〜図8(c)は、ヘッドガントリーユニット4及び基板載置台6の動作を説明するための図1のX方向から見た模式的断面図である。
<Description of substrate loading operation>
FIGS. 8A to 8C are schematic cross-sectional views seen from the X direction of FIG. 1 for explaining the operations of the
図8(a)は対象基板10を処理した後の状態を示す。基板処理後は図8(b)に示すように、欠陥修復装置の基板載置台6は紙面左側(サブステージ2b側)にスライドすると共に、ヘッドガントリーユニット4は、メンテナンス機構7の直上に移動する。そして、基板載置台6は、処理済の対象基板10の吸着を解放した後に、図示しない搬送ロボットに受け渡たす。その後、搬送ロボットは次の対象基板10aを基板載置台6に載せる。そして、載せられた対象基板10aは、即座に基板載置台6にエアー吸着され、基板載置台6は元の位置(図8(a)に示す位置)に戻る。
FIG. 8A shows a state after the
基板載置台6から対象基板10が搬出され、次の対象基板10aが搬入されて、基板載置台6が元の位置に戻る間に、並行して液滴吐出ユニット3に対して、通常のメンテナンス動作が行われる。メンテナンス動作では、ヘッドガントリーユニット4は、メンテナンス機構7上に移動し、移動を完了後はメンテナンス作業を行う。具体的には、液滴吐出ユニット3のノズルプレート面は、図8(b)に示すようにゴム製のキャップ部材8によりキャップされる。また、キャップされた後、キャップ部材8の底部にある通気口から負圧吸引部材により負圧吸引されて、ノズルプレートのノズル孔から液を強制排出することによりノズル孔のダスト等を除去する。その後、ノズルプレート面を図示しないワイプブレードでワイプする。そして、その後、後述する不吐出検出機構により、ノズル孔からの吐出状態をチェックする。これら一連のメンテナンス動作の順序は。上述した順序と異なっていても良い。
While the
新たな対象基板10aが搭載された基板載置台6と、液滴吐出ユニット3のメンテナンス動作が完了したヘッドガントリーユニット4とは、ほぼ同時に図8(c)に示す矢印r4・r5の方向にそれぞれ移動し、図8(a)に示す位置に到達する。
The substrate mounting table 6 on which the
<メンテナンス動作の説明>
基板の搬出及び搬入を実行する間、または基板への液滴吐出動作を長期間実施しないときは、液滴吐出ユニット3に対してメンテナンス動作を実行する。このメンテナンス動作は、不吐出検出動作と、キャップ動作と、キャップ内吸引パージ動作と、ワイピング動作とを含んでいる。先の対象基板を処理後に、直ちに次の対象基板の処理を行う場合、先の対象基板の搬出動作の命令が与えられるのと同時に、液滴吐出ユニット3を搭載したヘッドガントリーユニット4は、メンテナンス機構7の直上への移動命令が与えられる。
<Description of maintenance operation>
A maintenance operation is performed on the
図9(a)は、不吐出検出器9の構成を説明するための図1のX方向から見た正面図であり、図9(b)は、図1のZ方向から見たその下面図である。メンテナンス機構7は、レーザー発光素子34とレーザー受光素子35とを有する不吐出検出器9を有しており、不吐出検出器9は、液滴吐出ユニット3毎に設置されている。
FIG. 9A is a front view seen from the X direction of FIG. 1 for explaining the configuration of the
レーザー発光素子34と図示しないレーザー発光回路とは、不吐出検出の指令を受けるとレーザー光をレーザー受光素子35に向けて連続的に照射する。レーザー受光素子35に接続された受光量計測手段は通常の受光量を記憶している。レーザー照射方向は、図9(a)(b)に示すように基板面及びノズルプレート25の面に略平行で、かつノズル孔26R・26G・26Bの列に略平行である。レーザー光は直径1mmであり、一つの液滴吐出ユニット3aの全てのノズル孔26R・26G・26Bから吐出される液滴は、このレーザー光軸内を通過するように配置されている。
The laser light-emitting
レーザー発光素子34及びレーザー受光素子35は微動機構を有しており、万一レーザー光軸内を液滴が通過しない場合は、位置を調整する。まず初めに第一番目のノズル孔26Rから液滴を一定時間吐出させて受光量計測手段からの光量を読み取り、通常の受光量と比較して、遮光量を計測しその値が予め設定した設定値の範囲内にあるか判断し、設定値の範囲内の場合は正常吐出とみなし、それ以外は吐出不良とみなす。
The laser
次に2番目、3番目と順次同様の吐出制御及び遮光量計測を行い、液滴吐出ユニット3aの全てのノズル孔26R・26G・26Bについて、吐出不良の有無を確認する。吐出不良が無ければ、液滴吐出ユニット3aをキャップ位置に移動させて、基板搬入動作が完了する直前までキャッピングを行う。
Next, the same discharge control and light shielding amount measurement as the second and third are sequentially performed, and whether or not there is a discharge defect is confirmed for all the nozzle holes 26R, 26G, and 26B of the
吐出不良がある場合、従来技術で行われている回復動作を実行する。例えば、液滴吐出ユニット3aをキャップ位置に移動させ、そして、キャッピングし、次に、キャップを負圧に引いてノズル孔から強制排出させ、その後、キャップ解除して、ワイピングを行い、再度、不吐出検出を行う。
When there is a discharge failure, the recovery operation performed in the prior art is executed. For example, the
この不吐出検出と回復動作とを、吐出不良が無くなるまで数回を限度に実行する。そして、吐出不良が回復しない場合は、その旨を装置に出力する。なお、先の対象基板を処理する直前の最後の不吐出検出結果と、先の対象基板を搬出中に行う最初の不吐検出結果を比較して、吐出状態に変化が認められる場合には、先の対象基板の処理が不適として廃棄するか、修復工程に回すことができる。 This non-ejection detection and recovery operation are executed up to several times until there is no ejection failure. If the ejection failure does not recover, the fact is output to the apparatus. In addition, when the last non-discharge detection result immediately before processing the previous target substrate is compared with the first non-discharge detection result performed while the previous target substrate is being unloaded, a change is recognized in the discharge state, The target substrate can be discarded because it is unsuitable for processing or sent to a repair process.
<液滴吐出ユニット3の配列>
図10(a)(b)は、欠陥修復装置1のアライメント動作を説明するための平面図である。図10(a)(b)は欠陥修復装置1を上方から見た図であり、ヘッドガントリーユニット4上に計9個の液滴吐出ユニット3が搭載されている。
<Arrangement of
FIGS. 10A and 10B are plan views for explaining the alignment operation of the
液滴吐出ユニット3毎に設けられている吐出ユニットスライド機構15は、ヘッドガントリーユニット4の両外側に向いた両側面にそれぞれ設けられている。ヘッドガントリーユニット4の紙面左側面には4対の液滴吐出ユニット3と吐出ユニットスライド機構15とが一定間隔を空けて取り付けられている。ヘッドガントリーユニット4の紙面右側面は、5対の液滴吐出ユニット3と吐出ユニットスライド機構15とが一定間隔を空けて取り付けられている。そして、基板載置台6の上面に対して、それぞれの吐出ユニットスライド機構15は千鳥状に配列されている。すなわち、ガントリー移動方向である矢印r3に直交する方向に互いに隣接する2つの吐出ユニットスライド機構15は、吐出ユニットスライド機構15のスライド可能方向である矢印r3の方向に沿って、それぞれのスライド可能領域の端部が一部重複するように構成されている。なお、重複する移動可能領域はその領域が大きいほど好ましく、吐出ユニットスライド機構15の長手方向の長さの三分の一以上重複していることが望ましい。
Discharge
<基板アライメント動作の説明>
対象基板10のアライメント動作を図10(a)(b)及び図11(a)(b)を用いて説明する。図11(a)(b)は、ヘッドガントリーユニット4に設けられたアライメントカメラ16の構成を説明するための要部平面図である。基板載置台6上で吸着固定された対象基板10の基板端近傍には、対象基板10の面内回転方向を補正するためのアライメントマーク37が2箇所設けられている。
<Description of substrate alignment operation>
The alignment operation of the
ヘッドガントリーユニット4に固定されている2個のアライメントカメラ16は、図10(a)に示す位置からヘッドガントリーユニット4と一体的に図10(b)に示す位置に移動する。そして、アライメントカメラ16の画像情報を元に、対象基板10の面内回転方向のずれを算出し、前述の基板載置台6のθ回転機構と矢印r3の方向の微動機構により、図10(b)に示す回転矢印r6の方向に対象基板10の姿勢を補正する。
The two
対象基板10には、高精度の2つのアライメントマーク37が予め設けられており、対象基板10の液滴塗布位置は、このアライメントマーク37を基準として、予め決定されている。このアライメントマーク37は、同心円状のマークであり、対象基板10上の2つのアライメントマーク37のピッチずれは2μm以内である。2つのアライメントマーク37のピッチと同ピッチで2つのアライメントカメラ16はヘッドガントリーユニット4上に設置されている。また、アライメントカメラ16は、広視野モード部16aと狭視野モード部16bとを有し、広視野モード部16aでθ回転機構及び微動機構によりアライメントしたのち、狭視野モード部16bで再度同様なアライメント動作を行う。
The
図12(a)(b)は、欠陥修復装置1のアライメント動作を説明するための要部平面図である。図13(a)(b)は、その要部拡大平面図である。図12(a)(b)は、広視野モードでのアライメントカメラ16による撮像画像を示す模式図であり、図12(a)は一対のアライメントカメラ16の一方による画像、図12(b)は一対のアライメントカメラ16の他方による画像である。
12A and 12B are main part plan views for explaining the alignment operation of the
アライメントカメラ16の広視野モードは、搬送ロボットの基板載置台6への基板の配置精度以上の視野を有するように設計されている。この広視野モードでは、まず、同心円のアライメントマーク37の外側円環部37aを用いて、アライメントマーク37と基準位置とのずれを計測し、アライメントマーク37と基準位置とが一致するように、θ回転機構及び微調整機構により基板載置台6を調整し、対象基板10の姿勢を制御する。
The wide-field mode of the
次に図13(a)(b)に示すように、アライメントカメラ16を狭視野モードに切り替え、アライメントマーク37の同心円の内側円部37bを用いてアライメントマーク37と基準位置とのずれを計測し、アライメントマーク37と基準位置とが一致するように、θ回転機構及び微調整機構により基板載置台6を調整し、対象基板10の姿勢を制御する。また、一対のアライメントカメラ16による観察位置と液滴吐出ユニット3の液滴吐出位置は、液滴吐出ユニット3を取り付けた後の調整工程で予め計測されている。
Next, as shown in FIGS. 13A and 13B, the
図14は、欠陥修復装置1のアライメント動作を示すフローチャートである。まず、欠陥修復装置1に設けられた図示しない制御ユニットからアライメント開始指令が発行されると(ステップS1),サブステージ2b側に移動した基板載置台6上に対象基板10が搬入される(ステップS2)。そして、対象基板10を載置した基板載置台6は、メインステージ上の定位置に移動する(ステップS3)。
FIG. 14 is a flowchart showing the alignment operation of the
これと同時に、図10(a)に示すようにメンテナンス機構7上に位置していたヘッドガントリーユニット4は、図10(b)に示すアライメント位置に移動する(ステップS4)。そして、アライメントカメラ16の広視野モード部16aをアライメントマーク37上の標準位置に移動させる(ステップS5)。
At the same time, the
次に、アライメントカメラ16の広視野モード部16aは、アライメントマーク37の外側円環部37aを撮像し(ステップS6)、アライメント量を算出する(ステップS7)。その後、算出したアライメント量に基づいて、基板載置台6の位置を粗く調整する粗アライメント動作を実行する(ステップS9)。
Next, the wide-
そして、アライメントカメラ16の狭視野モード部16bをアライメントマーク37上の標準位置に移動させる(ステップS8)。その後、アライメントカメラ16の狭視野モード部16bは、アライメントマーク37の内側円部37bを撮像し(ステップS10)、アライメント量を算出する(ステップS11)。その後、算出したアライメント量に基づいて、基板載置台6の位置を精密に調整する本アライメント動作を実行する(ステップS12)。
Then, the narrow
その後、再び、アライメントカメラ16の狭視野モード部16bは、アライメントマーク37の内側円部37bを撮像し(ステップS13)、基板載置台6の位置精度を確認する(ステップS14)。そして、アライメント動作を完了する(ステップS15)。
Thereafter, the narrow-
<観察カメラユニット18による液滴着弾位置の計測>
図15(a)(b)は、欠陥修復装置1に設けられた観察カメラユニット18による液滴着弾位置の計測動作を説明するための平面図である。観察カメラユニット18は、液滴吐出ユニット3の液滴吐出素子20(図5)を交換して着弾位置補正を行うための情報を取得する場合や、使用中の着弾位置を再確認する際に用いる。観察カメラユニット18は、ガントリースライド機構5とカメラスライド機構31とにより、欠陥修復装置1上面の任意の位置を撮像することができ、また、欠陥修復装置1上面の任意の位置を割り出すことが可能である。観察カメラユニット18の撮像位置は、ガントリースライド機構5とカメラスライド機構31とに内在しているスケールにより、その位置情報を出力することが可能である。
<Measurement of droplet landing position by
FIGS. 15A and 15B are plan views for explaining the measurement operation of the droplet landing position by the
液滴着弾位置を観察する場合、基板として、通常の対象基板10と同様の所定のアライメントマーク37が付与されたダミー基板39を欠陥修復装置1に搬入し、通常通りの基板姿勢制御を行う。次に、観察カメラユニット18は、ダミー基板39上の2つのアライメントマーク37をそれぞれ撮像し、その位置情報を取得する。
When the droplet landing position is observed, a
図15(a)に示すように、ヘッドガントリーユニット4は、ダミー基板39上の任意の位置まで移動する。そして、それぞれの液滴吐出ユニット3のノズル孔からダミー基板39に向けて液滴を吐出する。このとき、全てのノズル孔から液滴を吐出しても良い。また、それぞれの液滴吐出ユニット3は、ガントリースライド機構5とそれぞれの吐出ユニットスライド機構15に内在しているスケールに基づいて、仮想の着弾位置(理想的な着弾位置)をそれぞれ認識する。
As shown in FIG. 15A, the
次に、図15(b)に示すように、観察カメラユニット18は、ガントリースライド機構5とカメラスライド機構31とにより移動しながら、液滴着弾位置40を順次撮像して、アライメントマーク37に対する実際の着弾位置を割り出す。そして、仮想の着弾位置と実際の着弾位置との間の差分をそれぞれの液滴吐出ユニット3の補正データとして保管する。ずれ(差分)は、X方向、及びY方向に分解される。Y方向のずれは、ヘッドガントリーユニット4がY方向に移動しながら液滴吐出を行うため、吐出タイミングを調整することによって補正することができる。X方向のずれに関しては、吐出ユニットスライド機構15の移動量をオフセット補正する。この観察カメラユニット18の動作により、ノズル毎の不吐出を検出し、ノズル毎の着弾ずれを検出することも可能である。
Next, as shown in FIG. 15B, the
<ヘッドガントリーユニット4の往復動作/液滴吐出ユニット3の移動動作>
図16(a)(b)は、ヘッドガントリーユニット4の往復動作を説明するための平面図である。姿勢制御が完了した対象基板10に対して、アライメントマーク37基準の所望位置に液滴を滴下する方法を以下に示す。
<Reciprocating
FIGS. 16A and 16B are plan views for explaining the reciprocating operation of the
図16(a)は、対象基板10に液滴を滴下する作業において、ヘッドガントリーユニット4が図16(a)において最も右に移動した状態を示している。一方、図16(b)は、最も左に移動した状態を示している。ヘッドガントリーユニット4は、矢印r7によって示される範囲を1回〜複数回往復する。ヘッドガントリーユニット4に搭載されている複数の液滴吐出ユニット3は、図16(a)の矢印r3に示す方向にそれぞれ独立して移動可能である。ヘッドガントリーユニット4自体は、対象基板10上を、紙面左右方向(矢印r7の方向)に往復動作する。それぞれの液滴吐出ユニット3は、液滴吐出動作を実行する前に、矢印r3に示す方向に沿って所望のアドレスに移動し停止する。そして、ヘッドガントリーユニット4が矢印r7の方向に往復動作する過程で、矢印r7方向及び矢印r3方向の所望位置のアドレスが一致した時点で、液滴を吐出する。複数の液滴吐出ユニット3は、その動作を、それぞれ独立して制御される。
FIG. 16A shows a state in which the
図16(b)において、矢印r7によって示されるヘッドガントリーユニット4の移動範囲は、液滴吐出ユニット3が移動する方向の直交方向の基板幅よりも大きく、基板幅の中心線をヘッドガントリーユニット4の移動範囲の略中心としている。
In FIG. 16B, the movement range of the
このように基板幅よりも大きい範囲を液滴吐出ユニット3が移動できることにより、着目した液滴吐出ユニット3は、その液滴吐出ユニット3が設けられたヘッドガントリーユニット4の移動ストロークの範囲内の基板の所望の位置(帯状の領域)に対して、液滴を滴下することが可能となる。
Since the
<吐出動作の具体例>
図17(a)(b)は、ヘッドガントリーユニット4の対象基板10に対する動作を説明するための平面図である。ヘッドガントリーユニット4には、X方向に独立して移動可能な9個の液滴吐出ユニット3a・3b・3c・3d・3e・3f・3g・3h・3iが搭載されており、それぞれの液滴吐出ユニット3a〜3iには、対象基板10上の受け持ち領域42a・42b・42c・42d・42e・42f・42g・42h・42iが設定されている。
<Specific example of discharge operation>
17A and 17B are plan views for explaining the operation of the
対象基板10には、複数の吐出箇所(欠陥(描画箇所))41が点在しており、それぞれの液滴吐出ユニット3a〜3iには紙面横方向に帯状に伸びた受け持ち領域42a〜42iが割り当てられている。液滴吐出ユニット3aは、領域42aを受け持つ。液滴吐出ユニット3bは、領域42bを受け持つ。それぞれの液滴吐出ユニット3a〜3iは、受け持ち領域42a〜42iに点在する吐出箇所(欠陥)41に対して液滴吐出動作を行う。
The
ヘッドガントリーユニット4を紙面左右方向に繰り返し往復移動させる過程で、それぞれの液滴吐出ユニット3a〜3iはそれぞれ受け持つ吐出箇所41の直上に移動すべく、X方向に個別に移動しX方向のアドレスが一致した場所で停止し、ヘッドガントリーユニット4の移動に伴って、Y方向のアドレスが一致するまで待機する。そして、処理基板10上の所望位置が直下に来るタイミングで、液滴吐出ユニットを駆動し吐出口から液滴を処理基板10上の所望位置に吐出させる。
In the process of repeatedly reciprocating the
図17(a)(b)に示すように、9個の液滴吐出ユニット3a〜3iを2列の千鳥状に配列すると、図の点線によって示すように対象基板10を9個の領域42a〜42iに分割して、それぞれの液滴吐出ユニット3a〜3i毎にその受け持ち領域を決定することができる。
As shown in FIGS. 17A and 17B, when the nine
図18(a)〜図18(d)は、液滴吐出ユニット3の欠損部に対する吐出動作を説明するための模式的平面図である。液滴吐出ユニット3が、ヘッドガントリーユニット4の往復移動の過程で、複数の長方形状凹部に液滴を吐出させる工程を説明する。このような工程は、例として、一部に欠損を有するカラーフィルター基板をこの欠陥修復装置を用いて欠損部分を修復する場合が相当する。一例として、カラーフィルター基板の画素の1色が欠損した場合の修復装置としての説明を行う。
FIG. 18A to FIG. 18D are schematic plan views for explaining the ejection operation with respect to the defective portion of the
ここでの欠損部分とは、製造工程でダストが混入した部分、空白の窪みが形成された部分等について、レーザー等により不良部分を一定形状に凹み修正した部分である。液滴吐出ユニット3は、全て同一種類の液滴材料を吐出するものとして、1種類の画素(レッド、ブルー及びイエローのいずれか)の欠損について、その修復方法を示している。よって、全ての色の欠損部を修復するには、本欠陥修復装置を色材毎に3台設けて逐次処理するか、実施の形態2において例示するように、液滴吐出ユニットを、複数色の液滴を吐出可能とするように構成することで可能となる。
The missing part here is a part in which a defective part is recessed and corrected by a laser or the like with respect to a part where dust is mixed in a manufacturing process, a part where a blank recess is formed, or the like. The
図18(a)〜図18(d)は、ヘッドガントリーユニット4上に搭載されている複数の液滴吐出ユニット3のうちの1つに着目して、1つの液滴吐出ユニット3に含まれる液滴吐出面から複数の吐出箇所に吐出を行う動作を時系列に沿って示している。
FIG. 18A to FIG. 18D are included in one
図18(a)を参照すると、処理基板上の欠損部(欠陥)41a・41b・41cは、深さ2μm程度の凹部であり、開口部はヘッドガントリーユニット4の移動方向を長辺とした200μm×70μm程度の長方形状をしている。図18(a)〜図18(d)では、欠損部(欠陥)41a・41b・41cの長辺は、ヘッドガントリーユニット4の移動方向Aに対して平行であるように描いているが、実際には図7(a)(b)に示すように数度傾いている。液滴吐出ユニット3のノズル吐出面は、対向する搬送ステージ面と平行にしており、ノズルプレート25には複数のノズル孔26が形成されている。この複数のノズル孔26は、ヘッドガントリーユニット4の移動方向である紙面左右方向に配列しており、個々のノズル孔26はそれぞれ、その背面側に液滴吐出制御可能な図示しない個別のインク加圧室と加圧制御手段とを有している。また、1列に配列しているノズル孔26は、同一の液滴材料を吐出することが可能となっている。
Referring to FIG. 18A, the defect portions (defects) 41a, 41b, and 41c on the processing substrate are concave portions having a depth of about 2 μm, and the openings are 200 μm with the moving direction of the
ヘッドガントリーユニット4は、液滴吐出ユニット3の移動や吐出動作によらず、常に紙面左右方向に略等速で往復移動している。欠損部41aに液滴を吐出して修復するために、液滴吐出ユニット3は吐出ユニットスライド機構15を用いて高速移動させてノズル孔26を欠損部41aの中心線上に合わせて停止する。なお、液滴吐出ユニット3の移動時間は、実際に移動する時間に加えて、停止した後に吐出ユニットスライド機構15による残留振動が液滴吐出に悪影響を与えないレベルまで低減するまでの静定時間を含んだ時間をも考慮する必要がある。
The
搬送ステージの進行方向側において、欠損部41aの中心線上まで予め移動させた液滴吐出ユニット3は、搬送ステージの等速移動により相対的に矢印D方向に移動し、欠損部41a上にあるノズル孔26から液滴が吐出される。このとき、使用するノズル孔26は、欠損部41aの直上にある複数のノズル孔26を使用することができるため、1つのノズル孔を使用する場合に比べて搬送ステージの等速移動速度を上げることができ、基板全体の処理速度を向上させることが可能となる。
The
次に欠損部41a上に液滴を吐出した液滴吐出ユニット3は、図18(b)に示すように、欠損部41cを修復するために、吐出ユニットスライド機構15を駆動して矢印E方向に移動して、欠損部41cの中心線がノズル孔26に一致する位置で停止する。このとき、ヘッドガントリーユニット4も一定速度で紙面左方向に移動しているため、液滴吐出ユニット3は、図18(c)の矢印F方向に相対的に移動し停止する。そして、ヘッドガントリーユニット4の移動により液滴吐出ユニット3は、相対的に矢印G方向に移動しながら、欠損部41cの直上にあるノズル孔26から液滴を吐出し、欠損部41cの修復を行う。
Next, as shown in FIG. 18B, the
そして、ヘッドガントリーユニット4は、一方向の移動を完了した後に反対方向に移動を始める。図18(d)に示すように液滴吐出ユニット3は、欠損部41bを修復するために、吐出ユニットスライド機構15を用いて矢印K方向に移動し、欠損部41bの中心線上にノズル孔26を合わせて停止する。そして、ヘッドガントリーユニット4の移動により、液滴吐出ユニット3は相対的に矢印L方向に移動して、欠損部41bの直上にあるノズル孔26で液滴を吐出する。
The
このように、ヘッドガントリーユニット4の往復動作を利用して、3つの欠損部41a・41b・41cの修復を、欠損部41a、欠損部41b、欠損部41cの順で行っており、本実施の形態に係る欠陥修復装置の構成上の利点を最大限活用するものである。即ち、図18(c)に示すように、欠損部41aに複数のノズル孔26で吐出する際に、実際に吐出を行う紙面右端のノズル孔26が欠損部41a直上から離れるまでは、移動させることはできず、少なくとも使用するノズル孔26の両端間距離に相当する領域では、液滴吐出ユニット3を紙面上下方向に移動させて、次の欠損部の修復に向かうことはできない。
In this way, the reciprocation of the
この不能範囲Hは、処理直後の欠損部端から使用するノズル孔26の両端間距離に相当する帯状の範囲に加えて、搬送ステージの移動速度と、矢印E方向(図18(b))の移動に要する時間及び移動後の残留振動の静定に要する時間の和、を掛け合わせた領域も含まれる。
This impossible range H is in addition to the band-shaped range corresponding to the distance between both ends of the
図18(c)に示すように、欠損部41bは欠損部41aに対する不能範囲Hに入る場所に位置しているため、欠損部41aの修復の直後に欠損部41bの処理を行なわず、不能範囲Hに属さない欠損部41cの修復を行っている。そして、ヘッドガントリーユニット4の復路移動に伴って、欠損部41cの修復後に、その不能範囲Hに属さない欠損部41bの修復を行っている。
As shown in FIG. 18 (c), since the
以上は、1つの液滴吐出ユニット3の移動動作について説明を行ったが、欠陥修復装置は複数の液滴吐出ユニット3を有し、それぞれが独立して動作している。なお、本実施の形態の欠陥修復装置は、カラーフィルター基板の欠陥修復装置に限るものではなく、基板上に点在する所望箇所に液滴を吐出させることが可能である。
The moving operation of one
図19(a)〜図19(c)は、3種類の液滴材料を滴下する液滴吐出ユニット3aの移動方向が、画素43R・43G・43Bの長手方向と直交する場合の液滴吐出ユニットの吐出動作を示す模式平面図である。図20(a)〜図20(c)は、3種類の液滴材料を滴下する液滴吐出ユニット3aの移動方向が、画素43R・43G・43Bの長手方向と平行な場合の液滴吐出ユニットの吐出動作を示す模式平面図である。ダスト等の原因によって製造途中にR及びGの画素間において混色が発生してしまい、所望の色を示さない画素ができた際に、その部分を矩形状にレーザーで除去し、本欠陥修復装置を用いて矩形部に液滴を滴下する。
19A to 19C show a droplet discharge unit in the case where the moving direction of the
図19(a)〜図19(c)及び図20(a)〜図20(c)では、液滴吐出ユニット3aとその液滴吐出ユニット3aが修復すべき画素43R・43G・43Bを示しており、画素43R及び画素43Gが混色リークしたために、あらかじめレーザーにより、混色箇所を除去して凹みを形成している。
19 (a) to 19 (c) and 20 (a) to 20 (c) show the
図19(a)は、修復前の状態を示しており、液滴吐出ユニット3aは図の矢印方向に沿って画素43R・43G・43Bに向かって移動している。図19(b)は画素43Rに液滴を滴下した直後の図であり、次に、図19(c)に示すように画素43Gに液滴を滴下する。
FIG. 19A shows a state before the repair, and the
画素43R・43G・43Bの長手方向がヘッドガントリーユニット(液滴吐出ユニット3a)の移動方向の場合についても同様に、図20(a)は修復前の状態を示しており、図20(b)、図20(c)の順にしたがって、画素43R、画素43Gを修復する。
Similarly, in the case where the longitudinal direction of the
(実施の形態2)
図21(a)は、実施の形態2に係る欠陥修復装置のヘッドガントリーユニットの構成を示す平面図であり、図21(b)は、その動作を説明するための平面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 21A is a plan view showing the configuration of the head gantry unit of the defect repairing apparatus according to the second embodiment, and FIG. 21B is a plan view for explaining the operation thereof.
実施の形態2に係る欠陥修復装置は、所定の間隔を空けて設けられた2個のヘッドガントリーユニット4を有している。各ヘッドガントリーユニット4には、4個の液滴吐出ユニット3が設けられている。従って、液滴塗布装置には計8個の液滴吐出ユニット3が搭載されている。
The defect repairing apparatus according to the second embodiment has two
1本目のヘッドガントリーユニット4に搭載された4個の液滴吐出ユニット3をスライドさせる吐出ユニットスライド機構15の移動可能領域は、互いに重複している。このため、4個の液滴吐出ユニット3は、そのいずれかが基板の任意の位置に移動可能である。2本目のヘッドガントリーユニット4にも、同様に4個の液滴吐出ユニット3が搭載されている。
The movable regions of the discharge
1つの液滴吐出ユニット3は吐出ユニットスライド機構15の移動範囲Pだけ移動可能であり、千鳥状に隣接する吐出ユニットスライド機構15の移動範囲は、液滴吐出ユニット3が移動する方向に沿って、一部を重複させている。このため、1つのガントリー上にある4つの液滴吐出ユニット3のいずれかが、ヘッドガントリーユニット4の長手方向に沿った位置に必ず移動することが可能である。互いに補完しながらヘッドガントリーユニット4の移動方向の直交方向に沿った全ての位置への移動を網羅できる液滴吐出ユニット3の集合をユニット列とすると、本実施の形態では、2本のユニット列が存在することとなる。そして、1ユニット列は4つの液滴吐出ユニット3から構成されている。
One
対象基板10には、図中黒点で示す複数の欠損部41が点在する。対象基板10の領域は、ユニット列数を列数、ユニット列毎の液滴吐出ユニット3の数を行数として均等分割されて、具体的には、4行×2列の領域に分割して、それぞれの液滴吐出ユニット3の受け持ち領域となる。例えば、左側のヘッドガントリーユニット4に設けられた左上の液滴吐出ユニット3は、図中のハッチングで示されている受け持ち領域42に点在する欠損部41のみを修復する。なお、図17で前述したユニット配列では、ユニット列数は1となるために、図17に示すように9行×1列に分割されている。
The
図21(b)は、ヘッドガントリーユニット4の移動による対象基板10の往復動作の往路の半分の状態を示す図であり、図中の白矢印方向までヘッドガントリーユニット4は移動して往路を終える。その後、ヘッドガントリーユニット4は復路に転換し、図21(a)に示す状態まで戻る。この往復動作を1往復として、欠損部41の多少に応じて1〜数往復を繰り返すことにより、対象基板10全体の欠損部41を修復する。ここで、合計8領域ある液滴吐出ユニット3毎の受け持ち領域で欠損部41の多少の差のために、液滴吐出ユニット3毎に完了・未完了の差が生じるが、全ての液滴吐出ユニット3が欠損部41を修復するまでヘッドガントリーユニット4は往復を繰り返す。
FIG. 21B is a diagram illustrating a half state of the forward path of the reciprocating operation of the
ここで図21(b)に示すように、前述のユニット列は1本のヘッドガントリーユニット4上に搭載された4個の液滴吐出ユニット3であり、このユニット列の中心線は、Y2−Y2、及びY3−Y3となる。本実施の形態では、この2本のユニット列(ヘッドガントリーユニット4)の中心線Y2−Y2及び中心線Y3−Y3間の距離が、対象基板10の搬送方向に沿った長さの略2分の1になっている。そして、図21(b)に示すように、2本のヘッドガントリーユニット4の中心線Y2−Y2、及び中心線Y3−Y3との間の間隔が、対象基板10の幅の略半分となるように配置し、その配置位置を中心に両振幅を基板の幅の略半分の移動量で移動する。
Here, as shown in FIG. 21 (b), the aforementioned unit row is four
このように、ユニット列(ヘッドガントリーユニット4)数毎に基板幅を分割し、それぞれのユニット列がその分割領域内で走査することにより、効率よく修復作業を行うことが可能となる。なお、図17のようユニット列数が1本の場合、基板中間線をユニット列中心として、両振幅を基板幅とする。 In this way, the substrate width is divided for each number of unit rows (head gantry units 4), and each unit row is scanned within the divided area, thereby enabling efficient repair work. When the number of unit rows is one as shown in FIG. 17, the substrate middle line is the center of the unit row, and both amplitudes are the substrate width.
図22は、実施の形態2に係る欠陥修復装置のヘッドガントリーユニットの他の構成を示す平面図である。図22には、3列のユニット列(ヘッドガントリーユニット4)を有する構成の例が示されている。この場合、1ユニット当り4個の液滴吐出ユニット3が搭載され、計3列のユニット列を形成している。よって、対象基板10は4行×3列に分割されている。
FIG. 22 is a plan view showing another configuration of the head gantry unit of the defect repairing apparatus according to the second embodiment. FIG. 22 shows an example of a configuration having three unit rows (head gantry unit 4). In this case, four
n本のユニット列を有する欠陥修復装置においては、対象基板をn分割し、そのn分割領域の中間線を中心として、それぞれのユニット列を基板幅のn分の1の両振幅で複数回走査すると良い。このようにすることにより、往復動作によるヘッドガントリーユニット4の移動総距離を最小にすることが可能となり、基板の処理時間を最も短縮することができる。この比率は厳密に適用することなくとも、±20%程度の誤差以内であれば、時間短縮の効果は大きい。
In a defect repairing apparatus having n unit rows, the target substrate is divided into n, and each unit row is scanned a plurality of times with both amplitudes of 1 / n of the substrate width, centering on the intermediate line of the n divided region Good. By doing so, it is possible to minimize the total movement distance of the
ここで、対象基板10の搬送方向の幅をD、ユニット列の走査幅をd、ユニット列数をnとしたとき、
0.8d≦D/n≦1.2d、
の範囲にあると、基板の処理時間を短縮することができる。
Here, when the width in the transport direction of the
0.8d ≦ D / n ≦ 1.2d,
If it is within the range, the processing time of the substrate can be shortened.
修復が終えられた処理基板は図示しない搬送ロボットにより取り出される。カラーフィルター基板の場合は、基板は焼成炉に入れられて液滴材料は固化、完成する。実施の形態2では2個のユニット列、及び、3個のユニット列を有する欠陥修復装置について説明したことから、n個のユニット列を有する場合、基板導入方向の基板サイズDに対して、基板をn分割し、ユニット列を分割したそれぞれの領域の中間線を中心に、基板のD/2nの振幅で往復走査することが良いことがわかる。また、dをD/nと略一致させることで、装置サイズの最小化を図ることが可能となるが、±10%程度の差異であれば、装置サイズが大幅に増加することは無く装置の占有面積を小さくすることができる。また、dとD/nは一致することが望ましいが、±20%までの差異であれば、基板一枚当たりに要する処理時間が大幅に増加することはなく、タクトタイムの短縮を実現することができる。 The treated substrate that has been repaired is taken out by a transfer robot (not shown). In the case of a color filter substrate, the substrate is placed in a baking furnace, and the droplet material is solidified and completed. Since the defect repair apparatus having two unit rows and three unit rows has been described in the second embodiment, in the case of having n unit rows, the substrate is smaller than the substrate size D in the substrate introduction direction. It is understood that it is preferable to perform reciprocal scanning with an amplitude of D / 2n of the substrate around the middle line of each region obtained by dividing the unit row by n. In addition, it is possible to minimize the size of the device by making d substantially equal to D / n. However, if the difference is about ± 10%, the size of the device will not increase significantly. Occupied area can be reduced. Moreover, it is desirable that d and D / n match, but if the difference is ± 20%, the processing time required for each substrate does not increase significantly, and the tact time can be shortened. Can do.
図23(a)(b)は、は、実施の形態2に係る欠陥修復装置のヘッドガントリーユニットのさらに他の構成を示す平面図である。ガントリー14の一方の側面には、液滴吐出ユニット3を搭載した吐出ユニットスライド機構15が設けられており、ガントリー9の他方の側面にも、液滴吐出ユニット3を搭載した吐出ユニットスライド機構15が設けられている。ガントリー14の一方の側面は、基板載置台6に垂直であり、ガントリー9の他方の側面は、基板載置台6に対して傾斜している。
23A and 23B are plan views showing still another configuration of the head gantry unit of the defect repairing apparatus according to the second embodiment. A discharge
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、ステージ上に載置された基板上に点在した欠陥に液滴を吐出する液滴塗布装置に適用することができる。 The present invention can be applied to a droplet applying apparatus that discharges droplets to defects scattered on a substrate placed on a stage.
1 欠陥修復装置(液滴塗布装置)
2 基体
2a メインステージ
2b、2c サブステージ(搬出入サブステージ、サブステージ)
3、3R、3G、3B 液滴吐出ユニット
3a〜3i 液滴吐出ユニット
4 ヘッドガントリーユニット(ガントリー)
5 ガントリースライド機構(ガイド機構)
6 基板載置台
7 メンテナンス機構
8 キャップ部材
9 不吐出検出器
10 対象基板
11a、11b、11c ガントリーガイド
12 リニアスケール
13 浮上スライド機構
14 ガントリー
15 吐出ユニットスライド機構
16 アライメントカメラ
17 カメラスライド機構
18 観察カメラユニット
19 筐体
20 吐出素子
21 駆動制御回路
22 ケーブル
23 インクタンク
24 インク配管
25 ノズルプレート
26 ノズル孔
27 リニア駆動機構
28 LMガイド
29 ガントリーリニアスケール
30 リニア駆動機構
31 カメラスライド機構
32 LMガイド
33 カメラ用リニアスケール
34 レーザ発光素子
35 レーザ受光素子
37 アライメントマーク
38a 外側円環部
38b 内側円部
39 ダミー基板
40 液滴着弾位置
41 欠損部(欠陥)
42 領域(修復領域)
43R、43G、43B 画素
1 Defect repair device (droplet coating device)
2
3, 3R, 3G, 3B
5 Gantry slide mechanism (guide mechanism)
6 substrate mounting table 7
42 area (repair area)
43R, 43G, 43B pixels
Claims (8)
前記メインステージ上に載置された基板上に点在した描画箇所に液滴を吐出する液滴吐出ユニットと、
前記液滴吐出ユニットを保守するために、前記メインステージに連結して設けられたサブステージとを備え、
前記サブステージの表面の平面度を、前記メインステージの表面の平面度よりも粗くしたことを特徴とする液滴塗布装置。 A main stage on which the substrate is placed;
A liquid droplet ejection unit that ejects liquid droplets onto drawing locations scattered on the substrate placed on the main stage;
In order to maintain the droplet discharge unit, comprising a sub-stage connected to the main stage,
The droplet coating apparatus according to claim 1, wherein the flatness of the surface of the substage is rougher than the flatness of the surface of the main stage.
前記搬出入サブステージの表面の平面度を、前記メインステージの表面の平面度よりも粗くした請求項1記載の液滴塗布装置。 A loading / unloading sub-stage provided for loading the substrate into the main stage and unloading the substrate from the main stage;
The droplet coating apparatus according to claim 1, wherein the flatness of the surface of the carry-in / out sub-stage is rougher than the flatness of the surface of the main stage.
前記ガントリーを前記基板に対して相対移動させるために、前記基板の搬出入方向に沿って設けられたガイド機構とをさらに備える請求項1記載の液滴塗布装置。 A gantry equipped with the droplet discharge unit;
The droplet coating apparatus according to claim 1, further comprising a guide mechanism provided along a loading / unloading direction of the substrate for moving the gantry relative to the substrate.
前記ノズル孔を負圧吸引して前記液滴を排出する負圧吸引部材と、
前記ノズル孔からの前記液滴の不吐出を検出する不吐出検出器とを有している請求項6記載の液滴塗布装置。 The maintenance mechanism includes a cap member that caps the nozzle hole of the droplet discharge unit;
A negative pressure suction member that sucks the nozzle hole under negative pressure to discharge the droplet;
The liquid droplet application device according to claim 6, further comprising a non-discharge detector that detects non-discharge of the liquid droplets from the nozzle holes.
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