JP2010042553A - 微細印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の凹版オフセット印刷装置の問題点を解決すべくなされたものであって、グラビアロールの熱膨張及び形状に起因する印刷精度の低下を防止することができ、高精度の微細印刷が可能である微細印刷装置を提供すること。
【解決手段】印刷対象物となる基材を載置する基材テーブルと、表面に印刷パターンに対応する凹部が形成された印版部材を載置する印版テーブルと、表面に一様に供給されたインキを前記印版部材の凹部を除く表面に転写するとともに、該転写後に表面に残ったインキを前記基材表面に転写するブランケットロールと、前記ブランケットロール表面に対してインキを供給するインキ供給ロールを備えており、前記印版部材がガラス板からなることを特徴とする微細印刷装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体デバイス等における微細パターンの印刷を高精度で行うことが可能な微細印刷装置に関する。

電子回路基板や表示デバイス等の半導体デバイスにおける電極パターンには極めて高い精度が要求される。
従来、このような半導体デバイスにおける電極パターン形成は、フォトリソグラフィー法により行われていた。
しかし、フォトリソグラフィー法は、工程が複雑であって、パターン形成のための露光装置が必要であることや材料ロスが多いことなどから、生産性が悪く、製造コストが高くなるという問題があった。

電極パターン形成のための別の方法としてはスクリーン印刷法が知られている。
スクリーン印刷法によれば、フォトリソグラフィー法に比べて工程を簡略化することができるが、微細パターン（例えば３０μｍ以下のライン間隔のパターン）を形成することは困難である。

このような問題点に鑑みて、近年、凹版オフセット印刷法が電極パターンの形成に用いられるようになっている。
凹版オフセット印刷法に用いられる印刷装置は、表面に印刷パターンに応じた凹部が形成されたグラビアロールと、該グラビアロールに回転しながら接触して前記凹部に充填されたインキを受理するブランケットロールとを備えており、該ブランケットロールに受理されたインキをガラス基板等の表面に転写することによって、ガラス基板等の表面に所定の電極パターン等を形成することができる（例えば、下記特許文献１参照）。

凹版オフセット印刷法は、フォトリソグラフィー法に比べて工程が単純であり、生産性が高いため、製造コストを低く抑えられる点で有利であるが、以下に述べる問題点を有している。
すなわち、凹版オフセット印刷に用いられるグラビアロールは、通常、表面にクロームメッキを施した鋼管から形成されているが、鋼は熱膨張係数が大きいために、周囲の温度変化によって膨張し、このことが印刷精度を低下させる原因となっていた。
特に、近年の半導体デバイスの小型化・高集積化に伴って、半導体デバイスにはミクロン単位の超微細なパターン精度が要求されるようになっていることから、グラビアロールの熱膨張に起因する印刷精度の低下は、無視できない重大な問題となっていた。

また、印刷パターンを円周状のグラビアロール表面に形成する際には、本来は平面状のパターンを円周面上に形成することとなるため、この平面から円周面への変換時にパターン精度が低下していた。

特開２００６−２８９７３１号公報

本発明は、上述した従来の凹版オフセット印刷装置の問題点を解決すべくなされたものであって、グラビアロールの熱膨張及び形状に起因する印刷精度の低下を防止することができ、高精度の微細印刷が可能である微細印刷装置を提供するものである。

請求項１に係る発明は、印刷対象物となる基材を載置する基材テーブルと、表面に印刷パターンに対応する凹部が形成された印版部材を載置する印版テーブルと、表面に一様に供給されたインキを前記印版部材の凹部を除く表面に転写するとともに、該転写後に表面に残ったインキを前記基材表面に転写するブランケットロールと、前記ブランケットロール表面に対してインキを供給するインキ供給ロールを備えており、前記印版部材がガラス板からなることを特徴とする微細印刷装置に関する。

請求項２に係る発明は、前記基材テーブルを水平方向に往復移動させる基材テーブル駆動手段と、前記印版テーブルを水平方向に往復移動させる印版テーブル駆動手段と、前記ブランケットロールを昇降させるブランケットロール昇降手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載の微細印刷装置に関する。

請求項３に係る発明は、前記印版テーブル駆動手段及び前記基材テーブル駆動手段が、リニアモータからなることを特徴とする請求項２記載の微細印刷装置に関する。

請求項１に係る発明によれば、表面に印刷パターンに対応する凹部が形成された印版部材がガラス板からなり、ガラス板に形成された印刷パターンをブランケットロールを介して基材へと転写することが可能である。ここで、印版部材がガラス板からなるため、鋼製のグラビアロールを使用した場合に比べて印版部材の熱膨張を小さく抑えることができる。更に、印刷パターンに対応する凹部を円周状のグラビアロール表面に形成する必要がなく、平面状の印版部材（ガラス板）の表面に形成することができる。その結果、従来のグラビアロール印刷装置に比べて印刷精度を大幅に向上させることが可能となる。

請求項２に係る発明によれば、基材テーブルを水平方向に往復移動させる基材テーブル駆動手段と、印版テーブルを水平方向に往復移動させる印版テーブル駆動手段と、ブランケットロールを昇降させるブランケットロール昇降手段とを備えていることにより、ブランケットロールから印版部材からへのインキの転写及びブランケットロールから基材へのインキの転写を、簡易な構成で連続的に確実に行うことが可能となる。

請求項３に係る発明によれば、印版テーブル駆動手段及び基材テーブル駆動手段がリニアモータからなることから、印版テーブル及び基材テーブルを正確に精度良く駆動させることができる。

以下、本発明に係る微細印刷装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る微細印刷装置の全体構成を示す概略側面図である。
本発明に係る微細印刷装置は、印刷対象物となる基材を載置する基材テーブル（１）と、表面に印刷パターンに対応する凹部が形成された印版部材を載置する印版テーブル（２）と、印版部材と基材との間で行われるインキ転写の媒体となるブランケットロール（３）と、ブランケットロール表面にインキを供給するインキ供給ロール（４）とを、基台（９）の上部に備えている。

本発明において、印刷対象物となる基材は、半導体デバイスに用いられるガラス基板やシリコンウエハ、樹脂基板、樹脂フィルム等である。
基材は、上面が水平となるように配置された基材テーブル（１）上に載置固定されて、基材テーブル（１）と共に移動する。

基材テーブル（１）は、基台（９）の上部に移動可能に配設されている。
基材テーブル（１）を移動させるための基材テーブル駆動手段は、図１中の矢印に示すように、基材テーブル（１）を水平方向に往復移動させることができる。
基材テーブル駆動手段は、リニアモータ、回転サーボモータとボールねじ、油圧シリンダ、空圧シリンダ、ラックアンドピニオン等の任意のレシプロ駆動機構から構成することができ、特にリニアモータが好適に利用される。

基材テーブル（１）は、基材テーブル駆動手段により、ブランケットロール（３）から離れた位置（図１参照）とブランケットロール（３）の下方位置（符号Ａで示す位置）との間の範囲で往復移動する。
基材テーブル（１）がブランケットロール（３）の下方位置にあるとき、基材テーブル（１）上に載置された基材上面がブランケットロール（３）の外周面に当接し、ブランケットロール（３）の外周面に付着したインキが基材上面に転写される。

印版部材としては、ガラス板（平板）が使用される。
上述したように、従来、印版部材としては鋼製のグラビアロールが使用されていたが、本発明では鋼製のグラビアロールに代えてガラス板を使用している。
ガラス板を使用することにより、鋼製のグラビアロールを使用した場合に比べて、材質面と形状面の両方のメリットがある。

材質面のメリットは、印版部材の熱膨張を小さく抑えることができることである。つまり、ガラスは鋼に比べて熱膨張率（熱膨張係数）が小さいため、鋼製のグラビアロールを使用した場合に比べて印版部材の熱膨張を小さく抑えることができる。
形状面のメリットは、印刷パターンに対応する凹部を、従来のグラビアロールのように円周面上に形成する必要がなく、平板状の印版部材（ガラス板）の表面に形成することができることである。
これら２つのメリット、特に前者のメリットにより、従来のグラビアロール印刷装置に比べて印刷精度を大幅に向上させることが可能となる。

ガラス板を構成するガラスの種類は特に限定されず、石英ガラス、アルミノ珪酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、ほう珪酸ガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラス等を例示することができるが、中でも熱膨張率が小さい等の理由により無アルカリガラスが最も好適に使用される。

印版部材（ガラス板）（５）の表面（上面）には、図２に示すように、印刷パターンに対応する凹部（６）が形成されている。
後述するように、印版部材（５）の表面に対してブランケットロール（３）からインキが供給されるが、インキは凹部（６）を除く表面にのみ供給され、凹部（６）には供給されない。つまり、ブランケットロール（３）の外周面は、印版部材（５）の凹部（６）以外の部分にのみ当接して凹部（６）には当接しないため、ブランケットロール（６）の外周面に一様に付着したインキは、印版部材（５）の凹部を除く部分にのみ転写されることとなる。

印版テーブル（２）は、基台（９）の上部に移動可能に配設されている。
印版テーブル（２）を移動させるための印版テーブル駆動手段は、図１中の矢印に示すように、印版テーブル（２）を水平方向に往復移動させることができる。
印刷テーブル駆動手段は、リニアモータ、回転サーボモータとボールねじ、油圧シリンダ、空圧シリンダ、ラックアンドピニオン等の任意のレシプロ駆動機構から構成することができ、特にリニアモータが好適に利用される。

印版テーブル（２）は、印版テーブル駆動手段により、ブランケットロール（３）から離れた位置（図１参照）とブランケットロール（３）の下方位置（符号Ａで示す位置）との間の範囲で往復移動する。
印版テーブル（２）がブランケットロール（３）の下方位置にあるとき、印版テーブル（２）上に載置された印版部材（ガラス板）の上面がブランケットロール（３）の外周面に当接し、ブランケットロール（３）の外周面から印版部材の上面（凹部を除く部分）にインキが転写される。

ブランケットロール（３）は、水平方向においては基材テーブル（１）と印版テーブル（２）との間に位置しており、垂直方向においては両テーブル（１）（２）よりも上方に位置している。
ブランケットロール（３）は、従来公知のグラビアロール印刷装置に設けられたブランケットロールと同様の構造を有しているものであって、その表面はシリコーンゴム等の凹凸のないゴム層で形成されている。
ブランケットロール（３）はサーボモータ等により回転駆動され、サーボモータの駆動は後述する制御装置によって制御することができる。

ブランケットロール（３）は、昇降可能に構成されている。
ブランケットロール（３）を昇降させるブランケットロール昇降手段は、油圧シリンダ、空圧シリンダ、ラックアンドピニオン、リニアモータ等の任意のレシプロ駆動機構から構成することができ、図示例では空圧シリンダ（８）から構成されている。

ブランケットロール（３）の近傍には、ブランケットロール（３）の外周面にインキを供給するためのインキ供給ロール（マイクログラビアロール）（４）が配設されている。
インキ供給ロール（４）は、ブランケットロール（３）に当接しながらブランケットロールと逆方向に回転することによってインキ皿（１０）に収容されたインキをブランケットロール（３）の外周面に一様に付着させる。
インキ供給ロール（４）の上方近傍には、インキ供給ロール（４）の表面に付着した余剰なインキを掻き落とすためのドクターブレード（１１）が配設されている。

インキ供給ロール（４）は、水平方向に移動可能に構成されている。
インキ供給ロール（４）を水平方向に移動させるインキ供給ロール移動手段は、油圧シリンダ、空圧シリンダ、ラックアンドピニオン、リニアモータ等の任意のレシプロ駆動機構から構成することができ、図示例では空圧シリンダ（１２）から構成されている。
インキ供給ロール（４）はサーボモータ等により回転駆動され、サーボモータの駆動は後述する制御装置によって制御することができる。

基材テーブル駆動手段、印版テーブル駆動手段、ブランケットロール昇降手段、インキ供給ロール移動手段、サーボモータは、コンピュータからなる制御装置（図示略）により、予め設定された駆動パターンに従って駆動される。
制御装置への駆動パターンの入力は、タッチパネル（１４）を介して行うことができる。

以下、上記構成からなる微細印刷装置の動作について説明する。
＜１．インキ供給＞
インキ供給ロール（４）がブランケットロール（３）に当接しながらブランケットロールと逆方向に回転することにより、インキ皿（１０）に収容されたインキがブランケットロール（３）の外周面に一様に付着される。
インキ供給完了後、インキ供給ロール（４）はブランケットロール（３）から離れる位置に移動する。

＜２．ブランケットロールから印版部材へのインキ転写＞
印版テーブル（２）がブランケットロール（３）の下方位置に移動し、ブランケットロール（３）が下降して回転することにより、印版テーブル（２）上に載置された印版部材（ガラス板）の上面がブランケットロール（３）の外周面に当接する。
このとき、印版部材の上面には凹部が形成されているため、ブランケットロール（３）の表面に一様に付着しているインキは、印版部材（５）の凹部（６）以外の部分にのみ転写される。そのため、ブランケットロール（３）の外周面は凹部（６）に対応する部分にのみインキが残存した状態となる。（図３参照）
印版部材（５）へのインキ転写完了後、ブランケットロール（３）は回転を停止して上昇し、印版テーブル（２）はブランケットロール（３）から離れる位置まで移動する。

＜３．ブランケットロールから基材へのインキ転写＞
基材テーブル（１）がブランケットロール（３）の下方位置に移動し、ブランケットロール（３）が下降して回転することにより、基材テーブル（２）上に載置された基材（ガラス基板等）の上面がブランケットロール（３）の外周面に当接し、ブランケットロール（３）の外周面に残存しているインキが基材（１３）の上面に転写される。
このとき、ブランケットロール（３）外周面のインキは、印版部材（５）の凹部（６）に対応する部分にのみ残存しており、凹部（６）は印刷パターンに対応する形状に形成されているため、基材（１３）の上面には印刷パターンに対応する形状にインキが転写されることとなる。（図４参照）
基材（１３）へのインキ転写完了後、ブランケットロール（３）は回転を停止して上昇し、基材テーブル（１）はブランケットロール（３）から離れる位置まで移動する。

上記＜１＞〜＜３＞の工程を経ることにより、印版部材上に形成された印刷パターンをブランケットロールを介して基材上に印刷することができる。
ここで、印版部材がガラス板からなることにより、周囲の温度変化の影響を殆ど受けなくなり、従来のグラビアロール印刷装置に比べて印刷精度を大幅に向上させることが可能となる。

尚、本発明においては、ブランケットロール（３）を昇降させる構成に代えて、基材テーブル（１）及び印版テーブル（２）を昇降させる構成を採用してもよい。

本発明は、ＬＣＤ、ＰＤＰ、有機ＥＬ、太陽電池等の半導体デバイスにおける電極パターンの形成のために好適に利用することができる。

本発明に係る微細印刷装置の全体構成を示す概略側面図である。 印版部材（ガラス板）の概略拡大断面図である。 ブランケットロールから印版部材へのインキ転写の工程を示す概略図である。 ブランケットロールから基材へのインキ転写の工程を示す概略図である。

符号の説明

１ 基材テーブル
２ 印版テーブル
３ ブランケットロール
４ 基台
５ 印版部材（ガラス板）
６ 凹部
７ インキ
８ 空圧シリンダ（ブランケットロール昇降手段）
９ インキ供給ロール
１０ インキ皿
１１ ドクターブレード
１２ 空圧シリンダ（インキ供給ロール移動手段）
１３ 基材

Claims (3)

1. 印刷対象物となる基材を載置する基材テーブルと、
   表面に印刷パターンに対応する凹部が形成された印版部材を載置する印版テーブルと、
   表面に一様に供給されたインキを前記印版部材の凹部を除く表面に転写するとともに、該転写後に表面に残ったインキを前記基材表面に転写するブランケットロールと、
   前記ブランケットロール表面に対してインキを供給するインキ供給ロールを備えており、
   前記印版部材がガラス板からなることを特徴とする微細印刷装置。
2. 前記基材テーブルを水平方向に往復移動させる基材テーブル駆動手段と、
   前記印版テーブルを水平方向に往復移動させる印版テーブル駆動手段と、
   前記ブランケットロールを昇降させるブランケットロール昇降手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載の微細印刷装置。
3. 前記印版テーブル駆動手段及び前記基材テーブル駆動手段が、リニアモータからなることを特徴とする請求項２記載の微細印刷装置。

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