JP2008046628A - アライメントマスクおよびドット位置認識方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ・Ｙ移動機構の機械的精度等に関らず、ワークに対し、機能液滴を精度良く吐出することができる液滴吐出装置のドット位置補正方法に用いるアライメントマスクを提供する。
【解決手段】ワークＷに描画を行なう液滴吐出ヘッド６の着弾位置を補正するために、ワークＷに代えて用いられ、表面に、液滴吐出ヘッド６の液滴吐出による設計上の複数の着弾ドットの位置がマーキングされたアライメントマスク５０であって、複数の着弾ドットの位置を指標する複数の基準マーク５８を列設した検査エリアＱの複数を、格子状を為すように配置したものである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、基板等のワークに対し、インクジェットヘッドに代表される液滴吐出ヘッドにより機能液をドット状に吐出する液滴吐出装置のドット位置補正方法に用いるアライメントマスクおよびドット位置認識方法に関するものである。

従来、カラーフィルタ等の製造に適用されるインクジェット方式の液滴吐出装置は、吐出パターンデータに基づく描画動作を、Ｘ軸テーブルおよびＹ軸テーブルから成るＸ・Ｙ移動機構により基板および液滴吐出ヘッドを主走査方向（Ｘ軸方向）および副走査方向（Ｙ軸方向）に相対的に大きなストロークで移動させ、この相対移動の際に液滴吐出ヘッドのノズル列から機能液をドット状に選択的に吐出させることで行っている（例えば、特許文献１参照。）。
この場合、液滴吐出装置では、主走査方向における機能液の着弾位置（ドット位置）のずれを予め測定し、その測定結果に基づいて吐出タイミングデータを補正して、ノズルのクセ（吐出特性）によるドット位置ずれを解消している。
特開２００１−２２８３２１号公報

ところで、この種の液滴吐出装置では、Ｘ・Ｙ移動機構の機械的精度や組立て精度、あるいは液滴吐出ヘッドの製造上の誤差により、データ上のドット位置とワーク上に実際に吐出したドット位置とがずれてしまうことがある。
すなわち、液滴吐出ヘッドおよびワークをＸ・Ｙ移動機構に精度良く搭載していても、Ｘ軸テーブル（Ｙ軸テーブル）自体が構造上の歪み（うねり）を部分的に有していたり、また、Ｙ軸テーブルに対しＸ軸テーブルが完全に直交して組み立てられていない場合には、液滴吐出ヘッドとワークとの位置関係が描画動作に伴って変動するため、ドット位置のずれが恒常的に生じてしまう。

本発明は、Ｘ・Ｙ移動機構の機械的精度等に関らず、ワークに対し、機能液滴を精度良く吐出することができる液滴吐出装置のドット位置補正方法に用いるアライメントマスクおよびドット位置認識方法を提供することをその目的としている。

本発明のアライメントマスクは、ワークに描画を行なう液滴吐出ヘッドの着弾位置を補正するために、ワークに代えて用いられ、表面に、液滴吐出ヘッドの液滴吐出による設計上の複数の着弾ドットの位置がマーキングされたアライメントマスクであって、複数の着弾ドットの位置を指標する複数の基準マークを列設した検査エリアの複数を、格子状を為すように配置したことを特徴とする。

この場合、各基準マークは、設計上の着弾ドットの位置を中心点に位置させて、その周方向に分散配置した複数の規定マークにより構成されていることが、好ましい。

この場合、各基準マークは、中心点を重心とする仮想の正方形の４つの頂点に配置された４個の前記規定マークにより構成されていることが、好ましい。

この場合、各検査エリアにおける複数の基準マークは、それぞれが複数の規定マークから成る３本の規定マーク列を、相互に平行に且つ千鳥状に配置して構成されていることが、好ましい。

これらの場合、表面が撥水処理されていることが、好ましい。

これらの場合、格子状を為すように配置した複数の検査エリアから外れた位置に、液滴吐出ヘッドからの機能液滴の捨て吐出を受けるフラッシング受け部を有していることが、好ましい。

本発明のドット位置認識方法は、上記したアライメントマスクを用い、各基準マークと、各基準マークをターゲットとして吐出着弾した着弾ドットと、を撮像することにより、設計上の着弾ドットの位置と、検査描画における着弾ドットの位置とを同時に認識することを特徴とする。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る液滴吐出装置ついて説明する。この液滴吐出装置は、有機ＥＬ装置等の電気光学装置における、いわゆるフラットパネルディスプレイの製造装置に適用されるものであり、インクジェット方式により、基板（ワーク）に対し液滴吐出ヘッドからフィルタ材料や発光材料等の機能液滴を選択的にドット状に吐出することで描画を行い、基板上に所望の成膜部を形成するものである。

本実施形態の液滴吐出装置のドット位置補正方法は、ワークに代えてセットしたアライメントマスクに対し、ドット位置を検査するための検査用のパターンを描画し、これを画像認識することで、正規のドット位置からのずれを測定し、描画動作を実行させる吐出パターンデータを補正するものである。そこで、まず、液滴吐出装置の装置構成について説明する。

図１に示すように、液滴吐出装置１は、図外の機台と、機台上に設置したＸ軸テーブル３およびＹ軸テーブル４から成るＸ・Ｙ移動機構２と、Ｘ軸テーブル３に移動自在に取り付けたメインキャリッジ５とを備え、メインキャリッジ５には、液滴吐出ヘッド６を搭載したヘッドユニット７と、画像認識を行う認識カメラ８とが搭載されている。ワークである基板Ｗは、例えばガラス基板やポリイミド基板等で構成され、Ｙ軸テーブル４に移動自在に取り付けたワークテーブル９にセットされている。また、液滴吐出装置１は、Ｘ・Ｙ移動機構２、液滴吐出ヘッド６、認識カメラ８等を統括制御するコントローラ１０（制御手段、図４参照）が組み込まれている。

Ｘ・Ｙ移動機構２は、いわゆるＸ・Ｙロボットであり、Ｘ軸テーブル３はＹ軸テーブル４の上方に位置している。Ｘ軸テーブル３は、メインキャリッジ５をＸ軸方向に移動自在に搭載したＸ軸スライダ２１と、Ｘ軸スライダ２１とメインキャリッジ５との間に組み込んだパルス駆動するＸ軸リニアモータ２２と、Ｘ軸スライダ２１に併設したＸ軸リニアスケール２３とを有している。

Ｘ軸リニアスケール２３は、Ｘ軸方向に平行に等間隔のスリットを有しており、Ｘ軸リニアスケール２３に対応して、Ｘ軸リニアセンサ２４がメインキャリッジ５に設けられている(図４参照)。すなわち、Ｘ軸リニアスケール２３およびＸ軸リニアセンサ２４により、Ｘ軸リニアエンコーダが構成され、Ｘ軸リニアエンコーダは、メインキャリッジ５の位置（液滴吐出ヘッド６、認識カメラ８の位置）を０．１μｍの精度で読み取り可能に構成されている。

Ｙ軸テーブル４は、ワークテーブル９をＹ軸方向に移動自在に搭載したＹ軸スライダ２６と、Ｙ軸スライダ２６とワークテーブル９との間に組み込んだパルス駆動するＹ軸リニアモータ２７と、Ｙ軸スライダ２６に併設したＹ軸リニアスケール２８とを有している。ワークテーブル９には、これをθ軸方向に面内回転させるための回転機構と、基板Ｗを吸着載置するための吸着機構とが組み込まれている（いずれも図示省略）。

Ｙ軸リニアスケール２８は、Ｙ軸方向に平行に等間隔のスリットを有しており、Ｙ軸リニアスケール２８に対応して、Ｙ軸リニアセンサ２９がワークテーブル９に設けられている(図４参照)。すなわち、Ｙ軸リニアスケール２８およびＹ軸リニアセンサ２９により、Ｙ軸リニアエンコーダが構成され、Ｙ軸リニアエンコーダは、ワークテーブル９の位置（基板Ｗまたはアライメントマスク５０の位置）を０．１μｍの精度で読み取り可能に構成されている。

このように構成されたＸ・Ｙ移動機構２により、メインキャリッジ５の移動位置情報およびワークテーブル９の移動位置情報に応じて、液滴吐出ヘッド６を吐出駆動し、基板Ｗの所定位置に機能液を吐出することで、描画を行っている。

具体的には、液滴吐出装置１は、Ｙ軸テーブル４による基板Ｗの移動に同期して液滴吐出ヘッド６が吐出駆動する構成であり、液滴吐出ヘッド６のいわゆる主走査は、Ｙ軸テーブル４による基板ＷのＹ軸方向への往復動動作により行われる。また、これに対応して、いわゆる副走査は、Ｘ軸テーブル３による液滴吐出ヘッド６のＸ軸方向へのピッチ送り動作となる往動動作により行われる。そして、上記走査における描画動作は、コントローラ１０に記憶する吐出パターンデータに基づいて行われる。

なお、本実施形態では、液滴吐出ヘッド６に対し、基板Ｗを主走査方向に移動させるようにしているが、液滴吐出ヘッド６を主走査方向に移動させる構成であってもよい。また、基板Ｗを固定とし、液滴吐出ヘッド６を主走査方向および副走査方向に移動させる構成であってもよい。逆に、液滴吐出ヘッド６を固定とし、基板Ｗを主走査方向および副走査方向に移動させる構成であってもよい。もちろん、本実施形態とは逆に、Ｘ軸方向を主走査方向に、Ｙ軸方向を副走査方向にしてもよい。

詳細は後述するが、実際の液滴吐出作業となる本描画動作は、基板Ｗに代えてワークテーブル９にセットしたアライメントマスク５０への描画結果を基に補正した、補正後の吐出パターンデータに基づいて行われる。また、その際必要に応じて、後述するヘッド角度微調整機構３４により、液滴吐出ヘッド６を基板Ｗに対し面内回転させることで、ドット位置精度の高い描画を実現している。

ヘッドユニット７は、液滴吐出ヘッド６を搭載するサブキャリッジ（図示省略）と、サブキャリッジをΘ軸方向に面内回転させるΘテーブル３２（図４参照）とを有している。Θテーブル３２は、正逆回転可能なΘモータ３３を動力源としており、Θモータ３３が正逆回転すると、Θテーブル３２およびサブキャリッジがＸ−Ｙ平面内で液滴吐出ヘッド６を面内回転させる。すなわち、Θテーブル３２とΘモータ３３とにより、基板Ｗに対し液滴吐出ヘッド６を相対的に角度回転させるヘッド角度微調整機構３４が構成されている。

液滴吐出ヘッド６は、図２に示すように、いわゆる２連のものであり、そのヘッド本体４１は、ノズル面４２を有するノズル形成プレート４３と、ノズル形成プレート４３に連なる直方体形状のポンプ部４４とで構成されている。この種のインクジェット方式の液滴吐出ヘッド６は、吐出駆動のためのエネルギー発生素子として圧電素子（ピエゾ素子）を用いたもの、あるいは電気熱変換体を用いたもので構成されている。

液滴吐出ヘッド６は、ヘッド本体４１がサブキャリッジの下面から突出しており、ヘッド本体４１の下面、すなわちノズル面４２には、２本のノズル列４５が相互に平行に形成されている。各ノズル列４５は、副走査方向（Ｘ軸方向）に延在しており、１８０個（図示では模式的に示している）のノズル４６が等ピッチ（１／１８０ｉｎｃｈ）で並べられて、構成されている。そして、計３６０個のノズル４６は、全体として千鳥状に配置され、副走査方向における全体のノズルピッチが１／３６０ｉｎｃｈと小さく設定されると共に、主走査方向のノズル間距離(ノズル列４５間距離)が１／１０ｉｎｃｈに設定されている。

液滴吐出ヘッド６は、図外の機能液供給機構から機能液が供給され、その各ノズル４６から機能液をドット状に吐出する。以下の説明では、ノズル列４５の最外端の二つのノズル４６を１番ノズルおよび１８０番ノズルと称し、ノズル列４５の全体を奇数番ノズルおよび偶数番ノズルに区分けすることとする。図１中の液滴吐出ヘッド６に示す「＋」は、ヘッド角度微調整機構３４による液滴吐出ヘッド６の回転中心を表しており、この場合、液滴吐出ヘッド６の中心位置に合致している。

アライメントマスク５０は、図３に示すように、例えばガラス等により方形に且つ厚手に形成されている。アライメントマスク５０は、液滴吐出装置１における液滴吐出ヘッド６のドット位置を補正するために用いられるものであり、基板Ｗへの本描画動作に先立って液滴吐出装置１のワークテーブル９にセットされる。なお、ドット位置とは、液滴吐出ヘッド６から吐出されアライメントマスク５０(基板Ｗ)の表面に着弾した機能液滴が構成するドットの位置（着弾位置）をいう。

アライメントマスク５０の表面には、正方格子状に構成されドット位置を検査するための複数の検査エリアＱと、複数の検査エリアＱからＹ軸方向の外側に外れて位置する前後一対のアライメントマーク５１と、前側のアライメントマーク５１のさらに手前側若しくは前後に位置するフラッシング受け部５２と、が形成されている。アライメントマスク５０の表面は、撥水処理が施されている。このため、アライメントマスク５０に着弾する機能液滴（ドット）は拡がることを抑制され、ドット位置を認識カメラ８により適切に画像認識できるようになっている。

複数の検査エリアＱは、正方格子における３０ｍｍ間隔の各格子点（各格子点をＰ○○と表記し、代表してＰと表記する）に位置するように設けられている。各検査エリアＱには、同図（ｂ）の拡大図に示すように、正規の（設計上の）ドット位置を指標する３本の基準マーク列５６が相互に平行に形成されている。

各基準マーク列５６は、各格子点Ｐ側を起点としてＸ軸方向に延在し、方形の規定マーク５７が９０個、等ピッチ（１／９０ｉｎｃｈ）で並べられて、構成されている。各規定マーク５７は、レーザエッチングなどにより、５０μｍ×５０μｍの寸法に形成されているが、もちろん、このような方形の幾何形状および寸法に限るものではない。計２７０個の規定マーク５７は、全体として千鳥状に配置されており、Ｘ軸方向における全体のマークピッチが１／１８０ｉｎｃｈと設定されると共に、Ｙ軸方向におけるマーク間距離(基準マーク列５６間距離)が１／１８０ｉｎｃｈに設定されている。

そして、各検査エリアＱには、正方形の各頂点を構成する４個の規定マーク５７を１組とした基準マーク５８が複数組構成され、複数組の基準マーク５８は、全体として基準マーク群を構成している。すなわち、各基準マーク５８は、その中心（正方形の重心）に正規のドット位置を規定すると共に、その正規ドット位置から前後左右（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）それぞれ１／１８０ｉｎｃｈ離れた位置に規定マーク５７を構成している。

いいかえれば、基準マーク５８は、アライメント用吐出パターンデータにおける検査用ドットの描画位置（正規ドット位置）を中心として、その周方向に４つの規定マーク５７を等間隔で分散配置して構成されている。そして、詳細は後述するが、アライメント用吐出パターンデータに基づいて正規ドット位置を目標に描画される検査用ドットを、基準マーク５８と共に認識カメラ８の視野内に同時に捉えることで画像認識が行われ、検査用ドットの位置（正規ドット位置からの変位）が検出される。

一対のアライメントマーク５１は、レーザエッチングなどにより十字に描かれており、画像認識を前提として、アライメントマスク５０をワークテーブル９にセットする際の位置決めするための基準となるものである。すなわち、アライメントマスク５０は、認識カメラ８による一対のアライメントマーク５１の画像認識を経て、ワークテーブル９上にＸ軸方向およびΘ軸方向に位置決めされる。

フラッシング受け部５２は、Ｘ軸方向に並ぶ複数の検査エリアＱを超えてＸ軸方向に平行に延在し、平坦なフラッシングエリアとして構成されている。フラッシング受け部５２は、この位置の直上部に臨んだ液滴吐出ヘッド６のフラッシング（全ノズル４６からの機能液の捨て吐出）を受け、機能液を飛散させずにこれを保持する。これにより、アライメントマスク５０に対して、液滴吐出ヘッド６のフラッシング動作を直接行うことができる。

なお、図示省略したが実機の液滴吐出装置１には、フラッシングを受けるフラッシングボックスがワークテーブル９の前後の位置においてＹ軸テーブル４に搭載されているため、フラッシング受け部５２を省略した構成とすることもできる。もっとも、本実施形態のように、アライメントマスク５０にフラッシング受け部５２を予め設けておけば、アライメントマスク５０のサイズがワークテーブル９より大きくなり、各フラッシングボックスが閉塞されるような場合であっても、液滴吐出装置１においてフラッシングエリアを適切に確保することができる。このことはまた、規定サイズのアライメントマスクを利用することができるため、アライメントマスクの本来の精度を保つことができると共に、コストダウンを図ることができる意義がある。

認識カメラ８（ＣＣＤカメラ）は、図１に示すように、液滴吐出ヘッド６に隣接してメインキャリッジ５に固定的に搭載されている。認識カメラ８は、視野内に検査用ドットおよび基準マーク５８を捉えてこれらを撮像して画像認識するものであり、基準マーク５８すなわち正規ドット位置に対する検査用ドットの相対位置（変位）を座標値として認識する。

この場合、認識カメラ８は、複数の基準マーク５８および複数の検査用ドットを同時に視野内に捉え、複数の検査用ドットの位置を一括して位置認識可能に構成されている。また、認識カメラ８は、一対のアライメントマーク５１の画像認識も行う。

液滴吐出装置１を制御系からみると、図４に示すように、液滴吐出装置１の制御系は、基本的に、メインキャリッジ５やワークテーブル９の設計上の位置データや液滴吐出ヘッド６によるドットの設計上の位置データの他、画像データ等をその操作により入力する操作パネル７１を有する入力部７２と、認識カメラ８による撮像画面を画面表示するディスプレイ７３を有する表示部７４と、認識カメラ８を有してドット位置等の位置認識を行う位置検出部７５と、Ｘ軸リニアセンサ２４およびＹ軸リニアセンサ２９を有してメインキャリッジ５およびワークテーブル９の位置を検出する送り検出部７６と、液滴吐出ヘッド６、Ｘ・Ｙ移動機構２、ヘッド角度微調整機構３４およびディスプレイ７３を駆動する各種ドライバを有する駆動部７７と、これら各部を含め液滴吐出装置１を統括制御する制御部７８（コントローラ１０）と、を備えている。

駆動部７７は、ヘッドドライバ８１と、ディスプレイドライバ８２と、モータドライバ８３とを備えている。ヘッドドライバ８１は、制御部７８の指示に従って液滴吐出ヘッド６を吐出駆動制御し、ディスプレイドライバ８２は、制御部７８の指示に従ってディスプレイ７３を制御する。モータドライバ８３は、Ｘ軸モータドライバ８３ａと、Ｙ軸モータドライバ８３ｂと、Θ軸モータドライバ８３ｃとを有し、これらは制御部７８の指示に従って、Ｘ・Ｙ移動機構２の各軸リニアモータ２２，２７およびヘッド角度微調整機構３４のΘモータ３３を駆動する。

制御部７８は、ＣＰＵ９１と、ＲＯＭ９２と、ＲＡＭ９３と、Ｐ−ＣＯＮ９４とを備え、これらは互いにバス９５を介して接続されている。ＲＯＭ９２は、ＣＰＵ９１で処理する制御プログラムや制御データを記憶する制御プログラム領域や、画像認識や描画を行うための制御データ等を記憶する制御データ領域を有している。

ＲＡＭ９３は、各種レジスタ群の他、外部から入力した設計上（正規）のドット位置等の位置データを記憶する入力位置データ領域、認識カメラ８がアライメントマスク５０から得たドット位置データを記憶するドット位置データ領域およびアライメントマーク５１の位置データを記憶するアライメントマーク位置データ領域、画像データを一時的に記憶する画像データ領域、描画のための描画データを記憶する描画データ領域、ドット位置を補正するための補正データを記憶する補正データ領域等を有し、制御処理のための各種作業領域として使用される。

Ｐ−ＣＯＮ９４には、ＣＰＵ９１の機能を補うと共に周辺回路とのインターフェース信号を取り扱うための論理回路が、ゲートアレイやカスタムＬＳＩなどにより構成されて組み込まれている。このため、Ｐ−ＣＯＮ９４には、入力部７２からの各種指令や画像データなどをそのままあるいは加工してバス９５に取り込むと共に、ＣＰＵ９１と連動して、ＣＰＵ９１等からバス９５に出力されたデータや制御信号を、そのままあるいは加工して駆動部７７に出力する。

そして、ＣＰＵ９１は、上記の構成により、ＲＯＭ９２内の制御プログラムに従って、Ｐ−ＣＯＮ９４を介して各種検出信号、各種指令、各種データ等を入力し、ＲＡＭ９３内の各種データ（吐出パターンデータ）等を処理した後、Ｐ−ＣＯＮ９４を介して駆動部７７に各種の制御信号を出力することにより、液滴吐出装置１全体を制御している。

例えば、認識カメラ８がアライメントマスク５０から得たドット位置データは、ＲＡＭ９３内に格納され、ＲＯＭ９２内の制御プログラムに従って、正規のドット位置データと比較される。そして、その比較結果に基づいて、ドット位置のずれを解消するにように描画動作を実行するための補正データが生成される。この補正データは、描画動作時に液滴吐出ヘッド６を基板Ｗに対し面内回転させてΘ軸方向に位置補正（回転補正）するためのΘ軸補正データ（角度補正データ）と、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に位置補正するためのＸ軸補正データおよびＹ軸補正データとで構成される。

そして、これらＸ・Ｙ・Θ軸に関する補正データおよび吐出パターンデータに基づいて、液滴吐出ヘッド６、Ｘ・Ｙ移動機構２およびヘッド角度微調整機構３４等を制御して、所定の吐出タイミング条件および所定のヘッド移動条件で基板Ｗに描画を行うなど、液滴吐出装置１の本描画動作が実行されるようになっている。

なお、上記の液滴吐出装置１の制御構成に代えて、パソコン等のホストを用い、これのハードディスク内に制御用のプログラムを格納するなどして、液滴吐出装置１と一体に機能するような制御構成としてもよいことは言うまでもない。

ここで、液滴吐出装置１のドット位置補正方法について、順を追って説明する。図５は、ドット位置補正方法の一連の工程を示しており、同図に示すように、先ず基板Ｗに代えてワークテーブル９にアライメントマスク５０をセットし（ステップＳ１）、認識カメラ８を用いてこれをワークテーブル９に位置決めする（ステップ２）。

次に、アライメント用吐出パターンデータに基づく描画動作を行い、アライメントマスク５０の各検査エリアＱに複数の検査用ドットを描画する（ステップ３）。そして、認識カメラ８を用いて、検査用ドットと基準マーク５８とを画像認識してドット位置の補正データを生成し（ステップ４）、その補正データを基に吐出パターンデータの補正を行っている（ステップ５）。以下、各ステップについて図１ないし図３を適宜参照して詳述する。

ステップＳ２における認識カメラ８の認識動作は、先ず、Ｘ・Ｙ移動機構２のＸ軸テーブル３およびＹ軸テーブル４が駆動して認識カメラ８を移動させ、一方のアライメントマーク５１を認識カメラ８の視野内に撮り込む。一方のアライメントマーク５１を認識カメラ８で認識したら、次にＹ軸テーブル４を駆動して認識カメラ８をＹ軸方向に移動させ、他方のアライメントマーク５１を認識カメラ８の視野内に撮り込んで、これを認識する。

そして、認識カメラ８による一対のアライメントマーク５１の認識結果に基づいて、両アライメントマーク５１のＸ軸方向の位置が同じ位置となるように、ワークテーブル９の回転機構を駆動する。これにより、アライメントマスク５０上の基準マーク列５６が、Ｘ軸方向に平行に延在すなわちＹ軸方向に直交して、アライメントマスク５０がＸ・Ｙ移動機構２に位置決めされる。なお、位置決め後に、確認のため再度上記の認識動作が行われ、ステップＳ２の認識動作が完了する。

ステップＳ３におけるアライメント用吐出パターンデータは、ＲＯＭ９２に記憶されており、このデータは、各検査エリアＱの各基準マーク５８が規定する正規ドット位置（ターゲット）に、検査用ドットを描画させるものである。この場合の液滴吐出ヘッド６の吐出駆動は、２本のノズル列４５の一方のノズル列４５を用いて行われると共に、そのノズル列４５の奇数番ノズルを用いて行われることとなる。

すなわち、液滴吐出ヘッド６の各ノズル４６と各基準マーク５８の規定マーク５７とが、上記した配置となっているため（図２および図３参照））、液滴吐出ヘッド６は、一方のノズル列４５の計９０個の奇数番ノズルのみが選択的に吐出駆動する。これにより、描画される検査用ドットと規定マーク５７とは、重ならないようになっており（図６参照）、各検査エリアＱにおいて、９０個の検査用ドットからなる検査用ドット群が位置認識可能に描画されることになる。

ステップＳ３における描画動作は、先ず、Ｙ軸テーブル４が駆動し、アライメントマスク５０を主走査方向に往動（Ｙ軸方向の手前側に移動）させると共に、この移動経路に位置する各検査エリアＱに対し、液滴吐出ヘッド６を選択的に吐出駆動する。この場合、ノズル列４５の１番ノズルによる機能液吐出は、主走査における各格子点Ｐをターゲットとして行われる。すなわち、１番ノズルによる検査用ドットは、格子点Ｐ００、格子点Ｐ０１、格子点Ｐ０２の順で描画されてゆく。そして、主走査における最も手前側の検査エリアＱを超えると、フラッシング受け部５２或いはフラッシングボックスの位置で、液滴吐出ヘッド６のフラッシング動作が行われる。

１回の主走査が完了すると、続いて、Ｙ軸テーブル４が駆動してアライメントマスク５０が主走査方向に復動動作した後、今度はＸ軸テーブル３が駆動し、メインキャリッジ５を１ピッチ分、すなわち１個の検査エリアＱ分だけ副走査方向に移動させる（格子点Ｐ１０の位置に移動させる）。そして、再度アライメントマスク５０の主走査方向への往動動作に同期して、液滴吐出ヘッド６の選択的な吐出駆動が行われると共にフラッシング動作が行われる。そしてこれを数回繰り返すことで、アライメントマスク５０の全検査エリアＱに対し、検査用ドット群がそれぞれ描画される。

なお、アライメント用吐出パターンデータに基づく描画動作は、基板Ｗへの描画となる吐出パターンデータに基づく本描画動作と同様なデータ展開により行われるが、これに代えて、液滴吐出ヘッド６を描画位置に移動してから、液滴吐出ヘッド６を待機状態でノズル４６を選択的に吐出駆動させる方法も考えられる。この方法によれば、データ展開の際のバグや吐出タイミングデータを使った描画制御上の不具合を回避することができる。

図６（ａ）および（ｂ）は、認識カメラ８の撮像画面を模試的に示したものであり、それぞれ格子点Ｐ００を有する検査エリアＱにおける最外端部の２箇所を撮り込んだものである。ステップＳ４における認識カメラ８の認識動作は、一つの検査エリアＱにおける最外端部の２箇所を画像認識することで、Θ軸方向のドット位置の変位（ノズル列４５の傾き）を求め、これを加味してＸ軸方向およびＹ軸方向のドット位置の変位を求めている。

具体的には、先ずＸ・Ｙ移動機構２のＸ軸テーブル３およびＹ軸テーブル４が駆動して認識カメラ８を相対移動させ、格子点Ｐ００を有する検査エリアＱに移動させ、格子点Ｐ００側の最外端部に位置する複数の検査用ドットと、これに対応する複数の基準マーク５８とを、認識カメラ８の視野内に同時に撮り込んで、画像認識する（同図（ａ）参照）。画像認識では、略円形となる検査用ドットの重心位置を求めた後、基準マーク５８が規定する正規ドット位置に対する検査用ドットの重心位置の変位を相対的な座標値（ΔＸ、ΔＹ）として求める（同図（ｃ）参照）。

この場合、認識カメラ８が同時に撮り込む複数の検査用ドットの変位をそれぞれ求め、これらの平均値をとって、検査エリアＱの格子点Ｐ００側におけるＸ軸方向およびＹ軸方向のドット位置の変位としている。これにより、実際上は、２つ（好ましくは最外端の２つ）のドット位置を画像認識することも可能であるが、上記のように、複数の検査用ドットからなる部分検査用ドット群を１組として、その平均値をとっているため、ノズル４６の吐出特性の影響を好適に回避することができる。

格子点Ｐ００側の画像認識が終わると、Ｘ軸テーブル３が駆動して、認識カメラ８を同一の検査エリアＱ上をＸ軸方向に移動させ、該検査エリアＱの他方の外端部に位置する複数の検査用ドットと、これに対応する複数の基準マーク５８とを、認識カメラ８の視野内に同時に撮り込んで、画像認識する（同図（ｂ）参照）。この場合も、部分検査用ドット群における複数の検査用ドットの各変位の平均値をとって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のドット位置の変位を求める。

そして、一の検査エリアＱから得たＸ・Ｙ軸方向に関する二つの変位データを基に、液滴吐出ヘッド６の回転中心を考慮してΘ軸補正データを生成すると共に、このΘ軸補正データ加味したＸ軸補正データおよびＹ軸補正データを生成している。すなわち、検査エリアＱにおける複数（３以上）の検査用ドットを２組の部分検査用ドット群に組分けして、各組の部分検査用ドット群の認識結果を平均して、Θ軸補正データを生成すると共に、Ｘ軸補正データおよびＹ軸補正データを生成している。そして、これらＸ・Ｙ・Θ軸に関する補正データは、格子点Ｐ００（の座標）における補正データとしてＲＡＭ９３に記憶される。

なおもちろん、検査エリアＱによっては、Θ軸補正データが０（補正の必要なし）として生成される場合や、Ｘ軸補正データおよびＹ軸補正データが０として生成される場合があることは言うまでもない。また、２組の部分検査用ドット群に組分けすることとしたが、最外端の２組に限らず任意の位置の２組であってもよいことはもとより３以上の複数組であってもよく、さらには、複数組の部分検査用ドット群間で検査用ドットを共用するようにしてもよい。

格子点Ｐ００の補正データを生成後には、再度Ｘ・Ｙ移動機構２が駆動して、格子点Ｐ０１を有する検査エリアＱの画像認識が同様にして行われ、格子点Ｐ０１の補正データが生成される。そして、主走査方向における複数の検査エリアＱの画像認識が全て終了して、各格子点Ｐの補正データが生成されると、Ｘ軸テーブル３が駆動してメインキャリッジ５を１ピッチ分、すなわち１個の検査エリアＱ分だけ副走査方向に移動させ、画像認識を経て、格子点Ｐ１０の補正データが生成される。以下、同様の画像認識動作が繰り返されて、アライメントマスク５０の全検査エリアＱの画像認識が行われ、全ての格子点Ｐについて、補正データがそれぞれ生成される（データを格子状に取得する）。

ところで、検査エリアＱのＸ軸方向の領域長さ（３０ｍｍ弱）をノズル列４５の長さ（１ｉｎｃｈ）と略等しく設定したことで、１番ノズルおよび１７９番ノズルによる二つの検査用ドットは、検査エリアＱの略両端位置に描画される。こうした構成により、検査エリアＱの数を極力減らして補正データを効率良く取得しているが、本実施形態では、格子点Ｐ以外の補正データを次のようにして生成している。

例えば、図７に示すように、１番ノズルによるドット位置に着目すると、点Ｐａの補正データは、この点の周りにある４つの格子点（Ｐ００，Ｐ０１，Ｐ１０、Ｐ１１）の補正データの比例配分により、生成される。すなわち、点ＰａのＸ軸補正データは、

と求められる。なお、ｘ＋ｙ＝ｕ＋ｖ＝３０（ｍｍ）である。同様にして、点ＰａのＹ軸補正データおよびΘ軸補正データが求められる。

ステップＳ５における吐出パターンデータの補正は、Ｘ・Ｙ・Θ軸に関する複数の補正データのうち、複数のＸ軸補正データおよび複数のＹ軸補正データ（いずれも、格子点Ｐ以外の補正データを含む）を用いてノズル列４５毎に行われる。具体的には、吐出パターンデータには、液滴吐出ヘッド６の吐出駆動に関する吐出タイミングデータと、Ｘ・Ｙ移動機構２による基板Ｗに対する液滴吐出ヘッド６の相対移動に関するヘッド移動パターンデータとが含まれており、複数のＸ軸補正データを基にヘッド移動パターンデータを補正し、複数のＹ軸補正データを基に吐出タイミングデータを補正している。

これにより、Ｘ軸方向（副走査方向）のドット位置のずれは、主走査する液滴吐出ヘッド６（メインキャリッジ５）がＸ軸方向に適宜微少移動することで、解消される。一方、Ｙ軸方向（主走査方向）のドット位置のずれは、液滴吐出ヘッド６の吐出タイミングをずらすことで、解消される。

この場合、吐出タイミングをずらす補正は、描画データを展開する位置（アドレス）を変更することにより行われる。上述のようにＹ軸リニアエンコーダが０．１μｍの精度で読取り可能であるため、Ｙ軸方向には０．１μｍ単位で描画データを展開できることから、例えば、Ｙ座標０ｍｍのアドレスが「０００００」、Ｙ座標１ｍｍのアドレスが「１００００」、Ｙ座標１０ｍｍのアドレスが「１０００００」であるとする。この場合に、Ｙ座標１０ｍｍのポイントでＹ軸補正データが「−１μｍ」である場合、すなわちドットがＹ座標１０ｍｍの１μｍ手前で描画される場合、このポイントにおける描画データを展開するアドレスを「１００００１」と変更することで、吐出タイミングデータが補正される。

このようにして、液滴吐出ヘッド６の描画動作に適した態様で、吐出パターンデータの補正が行われた後、補正後の吐出パターンデータおよびΘ軸補正データに基づいて、基板Ｗに対する本描画動作が行われることになる。

ここで、本描画動作の単純な例について、図８を参照して説明する。図３に示した格子点Ｐ００の座標を（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）ｍｍ、格子点Ｐ０１の座標を（０，３０）ｍｍ、格子点Ｐ０２の座標を（０，６０）ｍｍとし、各格子点Ｐ００，Ｐ０１，Ｐ０２の補正データは、図８に示したものとする。この場合、上記の式（１）は、

と変形できる。

したがって、例えば、Ｙ軸方向に１０ｍｍ単位で補正を実行しながら本描画動作を行うとすると、式（２）に示す「ｕ」と「ｖ」との関係から、Ｙ座標１０ｍｍおよびＹ座標２０ｍｍのポイントでは、格子点Ｐ００および格子点Ｐ０１のＸ軸補正データの差の１／３の値がそれぞれ補正されるように、液滴吐出ヘッド６のＸ軸方向への微少移動が行われることになる。

同様に、二つの格子点Ｐの間のＹ座標の各ポイントでは、二つの格子点ＰのＹ軸補正データの差の１／３の値がそれぞれ補正されるように、液滴吐出ヘッド６の吐出タイミングが変更されて行われると共に、二つの格子点ＰのΘ軸補正データの差の１／３の値がそれぞれ補正されるように、ヘッド角度微調整機構３４により液滴吐出ヘッド６のΘ軸方向への微少回転が行われる。なお、同図（ｃ）に示す「α」は、液滴吐出ヘッド６の回転による１番ノズルのＸ軸方向移動分を考慮して図示したものである。

以上のように、液滴吐出装置１では、実際にＸ・Ｙ移動機構２および液滴吐出ヘッド６を駆動して、アライメントマスク５０への描画結果から吐出パターンデータを補正し、補正後の吐出パターンデータおよびΘ軸補正データに基づいて、基板Ｗへの実際の描画動作を行っている。これにより、仮にＸ・Ｙ移動機構２に構造上の歪み等があったとしても、これを適切に解消する描画動作となるため、ドット位置精度の高い描画を実現することができる。

なお、ヘッド角度微調整機構３４とＸ・Ｙ移動機構２とにより、請求項にいうＸ・Ｙ・Θ移動機構を構成したが、ヘッド角度微調整機構３４に代えて、基板Ｗ（ワーク）をΘ軸方向に回転させるワーク回転機構を設け、ワーク回転機構とＸ・Ｙ移動機構２とにより、上記のＸ・Ｙ・Θ移動機構を構成してもよい。この場合には、ワークテーブル９の回転機構が、ワーク回転機構の主要部となる。

また、上記した液滴吐出ヘッド６のノズル４６数、ノズル列４５数、ノズル列４５の延在方向も任意であり、例えば、液滴吐出ヘッド６を主走査方向に対し予め所定の角度傾けたものであってもよい。もちろん、液滴吐出ヘッド６が単数のものに限らず、これらが複数の場合にあっては、その配置パターンも千鳥状配置、階段状配置など任意であるが、複数の液滴吐出ヘッド６の全吐出ノズル４６が副走査方向において連続していることが好ましい。さらに、複数の液滴吐出ヘッド６に対しても、個々に吐出パターンデータの補正を行えばよく、その際のΘ軸方向への補正については、全ての液滴吐出ヘッド６を一括して行うようにすることが好ましい。

また、Ｘ・Ｙ移動機構２の老朽化等により当初の精度にずれが生じてきた場合、補正データの見直しを行うことが好ましい。その際には、当初に用いたアライメントマスク５０を液滴吐出装置１に再導入して行ってもよい。

もっとも、ヘッド角度微調整機構３４を設けなくとも、Ｘ・Ｙ軸方向の２次元補正でもドット位置を補正することも十分に可能である。この場合、図５に示したステップ３の描画動作では、一つの検査エリアＱに描画する検査用ドットは一つで足り、ステップ４の画像認識では、一つの検査エリアＱにて認識するドット位置は一つで足りる。そして、複数のＸ軸補正データおよび複数のＹ軸補正データを基に、吐出パターンデータを上記と同様に補正すればよい。

なお、液滴吐出装置１の吐出対象となるワークは、上記のようなガラス基板等のほか、単票紙や印刷テープなどの一般的な記録媒体であってもよい。

次に、図９を参照して、第２実施形態について説明する。本実施形態の液滴吐出装置１では、液滴吐出ヘッド６はメインキャリッジ５（ヘッドキャリッジ）に搭載され、認識カメラ８はカメラキャリッジ１０１に搭載され、液滴吐出ヘッド６と認識カメラ８とは、それぞれ独立してＸ軸方向に移動可能に構成されている。

また、これらキャリッジ５，１０１の移動経路に臨んでＸ軸センサ１０２が設けられ、Ｘ軸センサ１０２により、メインキャリッジ５およびカメラキャリッジ１０１の相対位置、すなわち液滴吐出ヘッド６および認識カメラ８の相対的な位置関係を直接検出することができるようになっている。さらに、図示省略するが、Ｘ軸方向のホーム位置に、液滴吐出ヘッド６のノズル面４２（の四周縁部）を受容して、液滴吐出ヘッド６の機能液吸引および保管等の保全処理を行う吸引ユニットが設けられている。

本実施形態によれば、カメラキャリッジ１０２を介した認識カメラ８による画像認識動作中に、メインキャリッジ５を介して液滴吐出ヘッド６を非移動状態で吸引ユニットに臨ませ、液滴吐出ヘッド６を保全処理することができる。このため、画像認識時に、液滴吐出ヘッド６の各ノズル４６における機能液のメニスカスを適切に維持することができる。

ところで、第１実施形態および第２実施形態の液滴吐出装置１は、各種の電気光学装置（デバイス）の製造に用いることができる。すなわち、液晶表示装置、有機ＥＬ装置、ＰＤＰ装置および電気泳動表示装置等の製造に適用することができる。もちろん、液晶表示装置等に用いるカラーフィルタの製造にも適用することができる。また、他の電気光学装置としては、金属配線形成、レンズ形成、レジスト形成および光拡散体形成等を包含する装置が考えられる。そして、これらの電気光学装置を備えた電子機器、例えばフラットパネルディスプレイを搭載した携帯電話を提供することができる。

そこで、この液滴吐出装置１を用いた製造方法を、液晶表示装置の製造方法および有機ＥＬ装置の製造方法を例に、簡単に説明する。

図１０は、液晶表示装置の断面図である。同図に示すように、液晶表示装置４５０は、上下の偏光板４６２、４６７間に、カラーフィルタ４００と対向基板４６６とを組み合わせ、両者の間に液晶組成物４６５を封入することにより構成されている。また、カラーフィルタ４００および対向基板４６６間には、配向膜４６１、４６４が構成され、対向基板４６６の内側の面には、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子（図示せず）と画素電極４６３とがマトリクス状に形成されている。

カラーフィルタ４００は、マトリクス状に並んだ画素（フィルタエレメント）を備え、画素と画素の境目は、バンク４１３により区切られている。画素の１つ１つには、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかのフィルタ材料（機能液）が導入されている。すなわち、カラーフィルタ４００は、透光性の基板４１１と、遮光性のバンク４１３とを備えている。バンク４１３が形成されていない（除去された）部分は上記画素を構成し、この画素に導入された各色のフィルタ材料は着色層４２１を構成する。バンク４１３及び着色層４２１の上面には、オーバーコート層４２２及び電極層４２３が形成されている。

そして、本実施形態の液滴吐出装置１では、バンク４１３で区切られて形成された画素内に、液滴吐出ヘッド６８により、Ｒ・Ｇ・Ｂ各色の機能液を着色層形成領域毎に選択的に吐出している。そして、塗布した機能液を乾燥させることにより、成膜部となる着色層４２１を得るようにしている。また、液滴吐出装置１では、液滴吐出ヘッド６８により、オーバーコート層４２２など各種の成膜部を形成している。もちろん、これら成膜部の描画の際に、上記の液滴吐出装置１のドット位置補正方法を用いて、補正後の吐出パターンデータ（およびΘ軸補正データ）に基づいて描画動作を行っている。

同様に、図１１を参照して、有機ＥＬ装置とその製造方法を説明する。同図に示すように、有機ＥＬ装置５００は、ガラス基板５０１上に回路素子部５０２が積層され、回路素子部５０２上に主体を為す有機ＥＬ素子５０４が積層されている。また有機ＥＬ素子５０４の上側には、不活性ガスの空間を存して封止用基板５０５が形成されている。

有機ＥＬ素子５０４には、無機物バンク層５１２ａおよびこれに重ねた有機物バンク層５１２ｂによりバンク５１２が形成され、このバンク５１２により、マトリクス状の画素が画成されている。そして、各画素内には、下側から画素電極５１１、Ｒ・Ｇ・Ｂいずれかの発光層５１０ｂおよび正孔注入／輸送層５１０ａが積層され、且つ全体がＣａやＡｌ等の薄膜を複数層に亘って積層した対向電極５０３で覆われている。

そして、本実施形態の液滴吐出装置１では、Ｒ・Ｇ・Ｂの各発光層５１０ｂおよび正孔注入／輸送層５１０ａの成膜部を形成するようにしている。また、液滴吐出装置１では、正孔注入／輸送層５１０ａを形成した後に、液滴吐出ヘッド６８に導入する機能液としてＣａやＡｌ等の液体金属材料を用いて、対向電極５０３を形成する等している。もちろん、これら成膜部の描画の際に、上記の液滴吐出装置１のドット位置補正方法を用いて、補正後の吐出パターンデータ（およびΘ軸補正データ）に基づいて描画動作を行っている。

本発明の一実施形態に係る液滴吐出装置を模式的に示す平面図である。 実施形態に係る液滴吐出ヘッドを示す図であり、（ａ）斜視図、（ｂ）模試的平面図である。 実施形態に係るアライメントマスクを示す平面図である。 実施形態に係る液滴吐出装置の制御構成を示すブロック図である。 実施形態に係る液滴吐出装置のドット位置補正方法の処理フローを示すフローチャートである。 実施形態に係る認識カメラの撮像画面を模試的に示した図である。 補正データ取得ポイント外における補正データの取得方法を示す説明図である。 実施形態に係る液滴吐出装置のドット位置補正方法を用いた実際の描画動作の例を示す説明図である。 第２実施形態に係る液滴吐出装置の平面図である。 液晶表示装置の構造を示す断面図である。 有機ＥＬ装置の構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 液滴吐出装置、２ Ｘ・Ｙ移動機構（Ｘ・Ｙ・Θ移動機構）、３ Ｘ軸テーブル、４ Ｙ軸テーブル、５ メインキャリッジ（ヘッドキャリッジ）、６ 液滴吐出ヘッド、８ 認識カメラ、３４ ヘッド角度微調整機構（Ｘ・Ｙ・Θ移動機構）、４５ ノズル列、４６ ノズル、５０ アライメントマスク、５２ フラッシング受け部、５７ 規定マーク、５８ 基準マーク、１０１ カメラキャリッジ、４５０ 液晶表示装置、５００ 有機ＥＬ装置、Ｐ 格子点、Ｑ 検査エリア、Ｗ 基板

Claims (7)

1. ワークに描画を行なう液滴吐出ヘッドの着弾位置を補正するために、ワークに代えて用いられ、
   表面に、前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出による設計上の複数の着弾ドットの位置がマーキングされたアライメントマスクであって、
   前記複数の着弾ドットの位置を指標する複数の基準マークを列設した検査エリアの複数を、格子状を為すように配置したことを特徴とするアライメントマスク。
2. 前記各基準マークは、設計上の前記着弾ドットの位置を中心点に位置させて、その周方向に分散配置した複数の規定マークにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載のアライメントマスク。
3. 前記各基準マークは、前記中心点を重心とする仮想の正方形の４つの頂点に配置された４個の前記規定マークにより構成されていることを特徴とする請求項２に記載のアライメントマスク。
4. 前記各検査エリアにおける前記複数の基準マークは、それぞれが複数の前記規定マークから成る３本の規定マーク列を、相互に平行に且つ千鳥状に配置して構成されていることを特徴とする請求項３に記載のアライメントマスク。
5. 表面が撥水処理されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のアライメントマスク。
6. 格子状を為すように配置した前記複数の検査エリアから外れた位置に、前記液滴吐出ヘッドからの機能液滴の捨て吐出を受けるフラッシング受け部を有していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のアライメントマスク。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のアライメントマスクを用い、
   前記各基準マークと、前記各基準マークをターゲットとして吐出着弾した前記着弾ドットと、を撮像することにより、
   設計上の前記着弾ドットの位置と、検査描画における前記着弾ドットの位置とを同時に認識することを特徴とするドット位置認識方法。

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