JP2013243301A - Injection device and injection method - Google Patents
Injection device and injection method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013243301A JP2013243301A JP2012116686A JP2012116686A JP2013243301A JP 2013243301 A JP2013243301 A JP 2013243301A JP 2012116686 A JP2012116686 A JP 2012116686A JP 2012116686 A JP2012116686 A JP 2012116686A JP 2013243301 A JP2013243301 A JP 2013243301A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- injection
- laser light
- irradiation
- generating member
- pressure generating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、被射出材を対象物に向けて射出する射出装置および射出方法に関する。 The present invention relates to an injection apparatus and an injection method for injecting a material to be injected toward an object.
従来より、半導体ウェハーやフラットパネルディスプレイ(FPD)用のガラス基板等の基板に金属配線(電気配線)を形成する手法としては、基板上にフォトレジスト膜(感光性樹脂膜)を形成してパターン露光および現像処理を行い、その状態で銅などの配線材料となる金属の層を形成するいわゆるフォトリソグラフィ技術が広く使用されてきた(例えば、特許文献1)。 Conventionally, as a method of forming metal wiring (electrical wiring) on a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate for a flat panel display (FPD), a pattern is formed by forming a photoresist film (photosensitive resin film) on the substrate. A so-called photolithography technique has been widely used in which exposure and development processes are performed and a metal layer serving as a wiring material such as copper is formed in that state (for example, Patent Document 1).
また、近年、金属を含む液滴をインクジェットノズルから吐出して所定の配線パターンを形成するというインクジェット技術を用いた金属配線形成の開発も進められている(例えば、特許文献2)。 Further, in recent years, development of metal wiring formation using an ink jet technique in which a predetermined wiring pattern is formed by discharging droplets containing metal from an ink jet nozzle has been promoted (for example, Patent Document 2).
しかしながら、フォトリソグラフィ技術を用いて金属配線を形成する場合には、フォトレジストの塗布、露光、現像、エッチング、金属層の蒸着等、多数の工程を必要とするため、処理に長時間を要することとなる。また、これらの処理はそれぞれ専用の処理ユニットで行われるため、多数の処理ユニットが必要となって配線形成に要するコストが増大することともなっていた。 However, when metal wiring is formed using photolithography technology, it takes a long time for processing because it requires many steps such as photoresist coating, exposure, development, etching, and metal layer deposition. It becomes. In addition, since these processes are performed by dedicated processing units, a large number of processing units are required, which increases the cost required for wiring formation.
一方、インクジェット技術を用いて金属配線を形成する場合には、金属を含む液滴が低粘度(通常0.01Pa・s(パスカル秒)以下)であるため、着液後に基板上で濡れ広がりが生じ、微細な配線パターンを形成することは困難であった。この問題を解決するために、基板上の回路パターンに沿って親水化処理(または撥水化処理)を施し、液滴の濡れ広がりを抑制するという手法が考えられるが、かかる処理には長時間を要するために実用化はされていない。 On the other hand, when metal wiring is formed using an ink jet technique, a droplet containing metal has a low viscosity (usually 0.01 Pa · s (Pascal second) or less), so that it wets and spreads on the substrate after landing. As a result, it was difficult to form a fine wiring pattern. In order to solve this problem, a method of performing hydrophilic treatment (or water repellency treatment) along the circuit pattern on the substrate to suppress the wetting and spreading of the droplets can be considered. Therefore, it has not been put into practical use.
このため、特許文献2には、液滴を着液すべき領域を凸形状の堤防部で囲み、その囲まれた領域にインクジェットノズルから金属を含む液滴を吐出して濡れ広がりを防止する技術が提案されている。しかし、かかる技術を採用したとしても、堤防の形成自体にフォトリソグラフィ技術を用いているために、上記と同様の問題が生じる。 For this reason, Patent Document 2 discloses a technique in which a region where liquid droplets are to be deposited is surrounded by a convex bank, and droplets containing metal are ejected from the inkjet nozzles to the enclosed region to prevent wetting and spreading. Has been proposed. However, even if such a technique is adopted, the same problem as described above arises because the photolithography technique is used for the formation of the bank.
また、インクジェットノズルからは高粘度の液滴を吐出することが出来ないため、特に厚い電気配線を形成する場合には複数回の重ね塗りが必要となり、処理時間がさらに長くなることとなる。 In addition, since highly viscous liquid droplets cannot be ejected from the ink jet nozzle, multiple coatings are required particularly when a thick electric wiring is formed, and the processing time is further increased.
これらの課題を解決するためには、より高粘度の材料(例えば、金属ペースト)を直接吐出することができれば、濡れ広がりを抑制しつつ厚い配線も可能となるのであるが、従来そのような技術は存在していなかった。 In order to solve these problems, if a higher viscosity material (for example, metal paste) can be discharged directly, thick wiring can be achieved while suppressing wetting and spreading. Did not exist.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被射出材として高粘度の材料を対象物に向けて精度良く射出することができる射出装置および射出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an injection apparatus and an injection method capable of accurately injecting a high-viscosity material as an injection target toward an object.
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、射出装置に、加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材を表面に積層した基材を支持する支持手段と、前記圧力発生部材に当接して設けられ、その内部に被射出材が装填された複数の射出孔を有する射出板と、前記圧力発生部材に向けてレーザー光を照射して加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させるレーザー光照射手段と、前記レーザー光の照射領域における中心位置を前記複数の射出孔のうちのレーザー光照射の対象となる照射対象射出孔の中心に対して偏倚させる照射位置偏倚手段と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to
また、請求項2の発明は、射出装置に、基材を支持する支持手段と、前記基材の表面に当接して設けられ、その内部に前記基材から近い順に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材と被射出材とが装填された複数の射出孔を有する射出板と、前記圧力発生部材に向けてレーザー光を照射して加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させるレーザー光照射手段と、前記レーザー光の照射領域における中心位置を前記複数の射出孔のうちのレーザー光照射の対象となる照射対象射出孔の中心に対して偏倚させる照射位置偏倚手段と、を備えることを特徴とする。 In the invention of claim 2, the injection device is provided in contact with the support means for supporting the base material and the surface of the base material, and the inside is heated in the order from the base material in order to reduce the pressure. An injection plate having a plurality of injection holes loaded with a generated pressure generating member and an injection target material, and heating the pressure generating member by irradiating laser light toward the pressure generating member. A laser beam irradiating means for injecting the material to be injected toward an object disposed opposite to the injection plate by generating pressure, and a laser beam among the plurality of injection holes at a center position in the laser beam irradiation region; Irradiation position biasing means for biasing with respect to the center of the irradiation target injection hole to be irradiated with light.
また、請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明に係る射出装置において、前記照射位置偏倚手段は、前記レーザー光の照射領域における中心位置を前記照射対象射出孔の範囲内にて偏倚させることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項4の発明は、請求項1から請求項3のいずれかの発明に係る射出装置において、前記複数の射出孔ごとの射出方向の傾向を示した射出方向情報を格納する記憶手段をさらに備え、前記照射位置偏倚手段は、前記射出方向情報に基づいた偏倚方向および偏倚量にて前記レーザー光の照射領域における中心位置を偏倚させることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the injection apparatus according to any one of the first to third aspects of the present invention, storage means for storing injection direction information indicating a tendency of the injection direction for each of the plurality of injection holes is provided. In addition, the irradiation position biasing means biases the center position in the irradiation region of the laser light by a biasing direction and a biasing amount based on the emission direction information.
また、請求項5の発明は、請求項1から請求項4のいずれかの発明に係る射出装置において、前記射出板の前記複数の射出孔を撮像する撮像手段をさらに備え、前記照射位置偏倚手段は、前記撮像手段による撮像結果に基づいた偏倚方向および偏倚量にて前記レーザー光の照射領域における中心位置を偏倚させることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項6の発明は、請求項1から請求項3のいずれかの発明に係る射出装置において、前記照射位置偏倚手段は、前記照射対象射出孔からの被射出材の射出方向が前記射出板の法線方向から傾斜するように前記レーザー光の照射領域における中心位置を偏倚させることを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the injection apparatus according to any one of
また、請求項7の発明は、請求項1から請求項6のいずれかの発明に係る射出装置において、前記圧力発生部材は、加熱されたときに昇華によって体積膨張を生じる樟脳を含むことを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the injection apparatus according to any one of
また、請求項8の発明は、請求項1から請求項7のいずれかの発明に係る射出装置において、前記被射出材は、粘度が0.1Pa・s以上1000Pa・s以下の高粘度材料を含むことを特徴とする。
The invention of claim 8 is the injection apparatus according to any one of
また、請求項9の発明は、射出方法に、基材の表面に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材を積層し、被射出材が装填された複数の射出孔を有する射出板を前記圧力発生部材に当接し、前記圧力発生部材に向けてレーザー光を照射して加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させるレーザー光照射工程と、前記レーザー光の照射領域における中心位置を前記複数の射出孔のうちのレーザー光照射の対象となる照射対象射出孔の中心に対して偏倚させる照射位置偏倚工程と、を備えることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an injection plate having a plurality of injection holes loaded with a material to be injected, wherein a pressure generating member that generates pressure by being heated on the surface of the substrate is laminated on the injection method. Abutting on the pressure generating member, irradiating the pressure generating member with a laser beam and heating it, thereby generating pressure due to volume expansion on the pressure generating member, and placing the material to be injected facing the injection plate A step of irradiating the target object with the laser beam, and a center position in the laser beam irradiation area is biased with respect to a center of the target irradiation hole to be irradiated with the laser beam among the plurality of the injection holes. An irradiation position biasing step to be performed.
また、請求項10の発明は、射出方法に、加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材と被射出材とが装填された複数の射出孔を有する射出板を基材の表面に当接し、前記圧力発生部材に向けてレーザー光を照射して加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させるレーザー光照射工程と、前記レーザー光の照射領域における中心位置を前記複数の射出孔のうちのレーザー光照射の対象となる照射対象射出孔の中心に対して偏倚させる照射位置偏倚工程と、を備えることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the injection method, an injection plate having a plurality of injection holes loaded with a pressure generating member that generates pressure when heated and an injection target material is brought into contact with the surface of the substrate. By irradiating the pressure generating member with laser light and heating it, the pressure generating member is caused to generate a pressure due to volume expansion, and the material to be injected is directed toward an object disposed opposite to the injection plate. A laser beam irradiation step of emitting, and an irradiation position biasing step of biasing a center position in the laser light irradiation region with respect to a center of an irradiation target injection hole to be irradiated with laser light among the plurality of injection holes; It is characterized by providing.
また、請求項11の発明は、請求項9または請求項10の発明に係る射出方法において、前記照射位置偏倚工程では、前記レーザー光の照射領域における中心位置を前記照射対象射出孔の範囲内にて偏倚させることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項12の発明は、請求項9から請求項11のいずれかの発明に係る射出方法において、前記複数の射出孔ごとの射出方向の傾向を測定する測定工程をさらに備え、前記照射位置偏倚工程では、前記測定工程での測定結果に基づいた偏倚方向および偏倚量にて前記レーザー光の照射領域における中心位置を偏倚させることを特徴とする。
The invention of
また、請求項13の発明は、請求項9から請求項12のいずれかの発明に係る射出方法において、前記射出板の前記複数の射出孔を撮像する撮像工程をさらに備え、前記照射位置偏倚工程では、前記撮像工程での撮像結果に基づいた偏倚方向および偏倚量にて前記レーザー光の照射領域における中心位置を偏倚させることを特徴とする。 The invention of claim 13 is the injection method according to any one of claims 9 to 12, further comprising an imaging step of imaging the plurality of injection holes of the injection plate, wherein the irradiation position biasing step Then, the center position in the irradiation region of the laser light is biased by the biasing direction and the biasing amount based on the imaging result in the imaging step.
また、請求項14の発明は、請求項9から請求項11のいずれかの発明に係る射出方法において、前記照射位置偏倚工程では、前記照射対象射出孔からの被射出材の射出方向が前記射出板の法線方向から傾斜するように前記レーザー光の照射領域における中心位置を偏倚させることを特徴とする。 The invention according to claim 14 is the injection method according to any one of claims 9 to 11, wherein the injection direction of the material to be injected from the irradiation target injection hole is the injection direction in the irradiation position biasing step. The center position in the irradiation region of the laser beam is biased so as to be inclined from the normal direction of the plate.
また、請求項15の発明は、請求項9から請求項14のいずれかの発明に係る射出方法において、前記圧力発生部材は、加熱されたときに昇華によって体積膨張を生じる樟脳を含むことを特徴とする。 The invention of claim 15 is the injection method according to any one of claims 9 to 14, wherein the pressure generating member includes a camphor that produces volume expansion by sublimation when heated. And
また、請求項16の発明は、請求項9から請求項15のいずれかの発明に係る射出方法において、前記被射出材は、粘度が0.1Pa・s以上1000Pa・s以下の高粘度材料を含むことを特徴とする。 The invention of claim 16 is the injection method according to any one of claims 9 to 15, wherein the material to be injected is a high-viscosity material having a viscosity of 0.1 Pa · s to 1000 Pa · s. It is characterized by including.
請求項1から請求項8の発明によれば、レーザー光の照射領域における中心位置をレーザー光照射の対象となる照射対象射出孔の中心に対して偏倚させるため、被射出材の射出方向がその偏倚方向とは逆向きに補正されることとなり、被射出材として高粘度の材料を対象物に向けて精度良く射出することができる。 According to the first to eighth aspects of the present invention, the center position in the laser light irradiation region is biased with respect to the center of the irradiation target injection hole to be irradiated with the laser light. The correction is made in the direction opposite to the bias direction, and a highly viscous material can be injected as a material to be injected toward the object with high accuracy.
特に、請求項3の発明によれば、レーザー光の照射領域における中心位置を照射対象射出孔の範囲内にて偏倚させるため、照射対象射出孔の範囲外にて圧力発生部材が圧力を発生させることによる不具合を防止することができる。
Particularly, according to the invention of
特に、請求項6の発明によれば、照射対象射出孔からの被射出材の射出方向が射出板の法線方向から傾斜するようにレーザー光の照射領域における中心位置を偏倚させるため、被射出材の射出領域のバリエーションを広げることができる。 In particular, according to the invention of claim 6, the center position in the irradiation region of the laser beam is biased so that the injection direction of the injection target material from the irradiation target injection hole is inclined from the normal direction of the injection plate. Variations in the material injection area can be expanded.
また、請求項9から請求項16の発明によれば、レーザー光の照射領域における中心位置をレーザー光照射の対象となる照射対象射出孔の中心に対して偏倚させるため、被射出材の射出方向がその偏倚方向とは逆向きに補正されることとなり、被射出材として高粘度の材料を対象物に向けて精度良く射出することができる。 According to the inventions of claims 9 to 16, in order to deviate the center position in the laser light irradiation region from the center of the irradiation target injection hole to be irradiated with the laser light, the injection direction of the injection target material Is corrected in the direction opposite to the bias direction, and a highly viscous material as the material to be injected can be accurately injected toward the object.
特に、請求項11の発明によれば、レーザー光の照射領域における中心位置を照射対象射出孔の範囲内にて偏倚させるため、照射対象射出孔の範囲外にて圧力発生部材が圧力を発生させることによる不具合を防止することができる。
In particular, according to the invention of
特に、請求項14の発明によれば、照射対象射出孔からの被射出材の射出方向が射出板の法線方向から傾斜するようにレーザー光の照射領域における中心位置を偏倚させるため、被射出材の射出領域のバリエーションを広げることができる。 In particular, according to the invention of claim 14, the center position in the irradiation region of the laser beam is biased so that the injection direction of the injection target material from the irradiation target injection hole is inclined from the normal direction of the injection plate. Variations in the material injection area can be expanded.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明に係る射出装置5を含むパターン形成装置1の概略構成を示す斜視図である。また、図2は、図1のパターン形成装置1の正面図である。なお、図1および以降の各図にはそれらの方向関係を明確にするためZ方向を鉛直方向とし、XY平面を水平面とするXYZ直交座標系を適宜付している。また、図1および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a
このパターン形成装置1は、高粘度の金属ペーストを基板Wに向けて射出することにより、基板W上に金属配線のパターンを形成する装置である。パターン形成装置1は、基板Wを保持するステージ10と、ステージ10をX方向に沿って移動させるステージ移動機構20と、ステージ10に保持された基板Wに向けて金属ペーストを射出する射出装置5と、を備える。射出装置5は、基材の表面に圧力発生部材を積層し、その上からさらにノズルプレートを接着して形成した積層体Sを支持しつつ搬送する支持搬送機構50と、その圧力発生部材にレーザー光を照射して加熱するレーザー光照射部60と、を備える。また、パターン形成装置1は、ノズルプレートに穿設された複数の射出孔を撮像する撮像カメラ80と、射出装置5を含む上記の各部を制御してパターン形成処理を実行させる制御部3と、を備える。
The
ステージ10は、射出装置5の上方に設けられており、その下面に基板Wを保持する。射出装置5は、ステージ10の下面に保持された基板Wに向けて金属ペーストを射出する。ステージ10の下面に基板Wを保持する機構としては、例えば基板Wの端縁部を機械的に保持するクランプ機構または基板Wの裏面を真空吸着する吸着機構(いずれも図示省略)をステージ10に備えるようにすれば良い。
The
第1実施形態のパターン形成装置1において、パターン形成の対象となる基板Wとしては、半導体ウェハー、液晶表示装置(LCD)やプラズマ表示装置(PDP)を含むフラットパネルディスプレイ用のガラス基板、樹脂またはセラミックスのプリント基板など、電気配線を形成する対象となる公知の種々の基板を用いることができる。基板Wの形状も特に限定されるものではなく、半導体ウェハーのように円形状であっても良いし、ガラス基板のように矩形状であっても良い。基板Wは、表面を下側に向けてステージ10の下面に保持される。なお、本明細書において、基板Wの表面とはパターン形成が行われる面であり、裏面はその反対側の面である。
In the
ステージ移動機構20は、固定設置された基台21の下側にモータ22、ボールネジ23およびガイドシャフト24を取り付けて構成される。ボールネジ23およびガイドシャフト24はX方向に沿って延設されている。ボールネジ23は、モータ22の回転軸に連結されており、モータ22によって回転される。ステージ10の上側に固定されたスライドブロック12は、ボールネジ23に螺合されるとともに、ガイドシャフト24に摺動自在に嵌合されている。モータ22がボールネジ23を回転させると、それに螺合するスライドブロック12とともにステージ10がガイドシャフト24に案内されてX方向に沿って滑らかに移動する。
The
射出装置5は、ステージ10の下方に設けられており、上方に向けて金属ペーストを射出する。射出装置5は、支持搬送機構50およびレーザー光照射部60を備えて構成される。支持搬送機構50は、主動ローラ51および従動ローラ52を備える。主動ローラ51および従動ローラ52は、ともに回転軸がY方向に沿うように所定間隔を隔てて互いに平行に設けられている。主動ローラ51および従動ローラ52の周面の最高高さ位置は相等しい。2つのローラのうち少なくとも主動ローラ51には図示を省略する駆動モータが連結されている。その駆動モータによって主動ローラ51はY方向に沿った回転軸を中心に図2の紙面上面から見て時計回りに回転される。一方の従動ローラ52はY方向に沿った回転軸を中心に回転自在とされている。なお、従動ローラ52にも別途駆動モータを設けるようにしても良いし、リンク機構などにより主動ローラ51と連動して従動ローラ52が回転するようにしても良い。
The
2つのローラ51,52には、シート状の積層体Sが架け渡されている。図3は、積層体Sを上面から見た平面図である。また、図4は、図3の積層体SのA−A切断面を示す断面図である。第1実施形態の積層体Sは、透明な基材41の表面に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材42の層を形成し、その圧力発生部材42の層の上に複数の射出孔46が穿設されたノズルプレート45を当接して構成される。複数の射出孔46のそれぞれには金属ペースト43が装填されている。基材41としては、可撓性を有するとともにレーザー光照射部60から出射されるレーザー光に対して透明な樹脂フィルムが用いられており、例えばポリイミドのフィルムを採用することができる。基材41の厚さは数10μmである。
A sheet-like laminate S is stretched between the two
また、圧力発生部材42には、加熱されたときに昇華によって体積膨張を生じる昇華性材料が含まれており、そのような昇華性材料としては例えば樟脳(カンフル:C10H16O)を用いることができる。樟脳は、液体を経ずに固体から気体へと相転移する昇華性を有しており、加熱されると急速に気化して600倍〜1000倍に体積膨張する。圧力発生部材42には、昇華性材料としての樟脳の他に、グリセリン(C3H5(OH)3)およびカーボンパウダーが含まれている。基材41の表面に形成される圧力発生部材42の層の厚さは特に限定されるものではないが、本実施形態では約10μmとしている。
Further, the
ノズルプレート45は、樹脂フィルム(本実施形態では、基材41と同じくポリイミドのフィルム)を用いて構成されたシート状の部材に複数の射出孔46が穿設された射出板である。シート状のポリイミドフィルムに複数の射出孔46が格子状(より厳密には、正方格子状)に穿設されてノズルプレート45が構成されている。第1実施形態においては、射出孔46の形状を孔径50μmの円形とし、隣り合う射出孔46の間隔(配列ピッチ)を100μmとしている。また、ノズルプレート45の厚さは数10μmとしている。なお、第1実施形態の射出孔46の形状、大きさおよび配置間隔は一例であって、これらは特に限定されるものではなく、パターン形成に要求されている精度(解像度)に応じて適宜のものとすることができる。複数の射出孔46の穿設間隔を短くして配置密度を高くすると高精度なパターン形成が可能となり、逆に穿設する間隔を大きくして配置密度を低くするとパターン形成の精度も低くならざるを得ない。
The
このようなノズルプレート45が圧力発生部材42の層の上に接着され、そのノズルプレート45の複数の射出孔46に金属ペースト43が装填される。金属ペースト43は、主成分としての金属粒子を有機溶剤等によってペースト状とした高粘度材料である。基板Wに形成すべき金属配線の種類に応じて適切な金属粒子を含む金属ペースト43を選択することができる。例えば、基板Wに銅配線を形成する場合であれば銅ペーストを用い、アルミ配線を形成する場合であればアルミペーストを用いることができる。高粘度材料としての金属ペースト43の粘度は、0.1Pa・s(パスカル秒)以上1000Pa・s以下とされる。
Such a
射出孔46に装填された金属ペースト43の厚さは約10μm程度であり、装填された金属ペースト43と圧力発生部材42との間には空隙47が形成される。すなわち、ノズルプレート45は圧力発生部材42の層の上に接着されており、射出孔46の下端開口は圧力発生部材42によって閉塞されている。一方、金属ペースト43は射出孔46の下端には装填されておらず、金属ペースト43と圧力発生部材42との間には空隙47が形成されることとなる。このため、積層体Sにおいて、金属ペースト43と圧力発生部材42とは非接触である。
The thickness of the
図4に示すように、積層体Sは、可撓性を有するポリイミドのフィルムにて形成された基材41と、同じくポリイミドのフィルムにて形成されたノズルプレート45との間に圧力発生部材42を挟み込んで積層されたものであるため、変形自在である。このため、2つのローラ51,52に架け渡された積層体Sは各ローラの円筒表面に沿って変形する。そして、積層体Sが架け渡された状態で主動ローラ51が回転すると、両ローラ51,52間の積層体Sに弱い張力が作用し、積層体SがXY平面(水平面)に沿って張られた状態となる。さらに主動ローラ51が回転すると、それとともに積層体Sも移動および変形し、従動ローラ52も回転する。具体的には、従動ローラ52よりも上流側の積層体Sは上昇し、主動ローラ51よりも下流側の積層体Sは下降し、両ローラ51,52間の積層体SはX方向に沿って移動する。
As shown in FIG. 4, the laminate S includes a
両ローラ51,52間で水平面に沿って張られた積層体Sの直上、すなわちその張られた積層体Sのノズルプレート45に対向する位置に基板Wはステージ10によって保持される。そして、両ローラ51,52間で張られた積層体Sとステージ10に保持された基板Wの表面との間隔が数100μmとなるようにパターン形成装置1は構成されている。
The substrate W is held by the
図1,2に戻り、両ローラ51,52間で水平面に沿って張られた積層体Sの下方には、レーザー光照射部60が設けられる。レーザー光照射部60はレーザー光源61を内蔵している。また、レーザー光照射部60の上面には出射孔62が形設されている。レーザー光源61から出力されたレーザー光は出射孔62から鉛直方向上方に向けて((+Z)方向に向けて)出射される。
Returning to FIGS. 1 and 2, a laser
また、レーザー光照射部60は、レーザー光走査機構65によってY方向に沿って往復移動される。レーザー光走査機構65は、モータ68、ボールネジ66およびガイドシャフト67を備えている。ボールネジ66およびガイドシャフト67はY方向に沿って延設されている。ボールネジ66は、モータ68の回転軸に連結されており、モータ68によって回転される。レーザー光照射部60は、ボールネジ66に螺合されるとともに、ガイドシャフト67に摺動自在に嵌合されている。このため、モータ68がボールネジ66を回転させると、それに螺合するレーザー光照射部60がガイドシャフト67に案内されてY方向に沿って滑らかに移動する。
The laser
レーザー光照射部60は両ローラ51,52間の積層体Sの下方に設けられており、レーザー光照射部60から上方に向けて出射されたレーザー光は基材41の裏面から積層体Sに照射される。基材41は透明であるため、照射されたレーザー光は基材41を透過して圧力発生部材42に吸収される。その結果、レーザー光照射部60からのレーザー光照射によって圧力発生部材42が加熱されることとなる。
The laser
撮像カメラ80は、ローラ51,52間の積層体Sよりも上方であって、X方向に沿って移動するステージ10と干渉しない位置に設けられている。撮像カメラ80は、例えばCCDカメラにて構成され、支持搬送機構50によって搬送される積層体Sのノズルプレート45に穿設された複数の射出孔46を撮像する。撮像カメラ80は、レーザー光照射部60からレーザ光が照射される位置またはその位置よりも上流側((−X)側)において、ノズルプレート45の幅方向(Y方向)に沿った少なくとも1列の射出孔46を撮像する。このため、撮像カメラ80は、ノズルプレート45の幅方向に沿って設けられた複数のCCDカメラを備えていても良い。撮像カメラ80によって撮像された画像のデータは制御部3に伝達される。
The
制御部3は、パターン形成装置1に設けられた上記の種々の動作機構を制御する。図5は、制御部3の構成を示すブロック図である。制御部3のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部3は、各種演算処理を行うCPU31、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM32、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAM33および制御用プログラムやデータなどを記憶しておく磁気ディスク34をバスライン39に接続して構成されている。
The
また、バスライン39には、ステージ10に保持された基板WをX方向に沿って移動させるステージ移動機構20、積層体Sを支持しつつX方向に沿って移動させる支持搬送機構50、レーザー光照射部60をY方向に沿ってスキャンさせるレーザー光走査機構65、積層体Sの圧力発生部材42にレーザー光を照射して加熱するレーザー光照射部60、および、複数の射出孔46を撮像する撮像カメラ80等が電気的に接続されている。制御部3のCPU31は、磁気ディスク34に格納された制御用プログラムを実行することにより、これらの各動作機構を制御して基板W上に所定のパターンの金属配線を形成する。
The
さらに、バスライン39には、表示部35および入力部36が電気的に接続されている。表示部35は、例えば液晶ディスプレイ等を用いて構成されており、処理結果やレシピ内容等の種々の情報を表示する。入力部36は、例えばキーボードやマウス等を用いて構成されており、コマンドやパラメータ等の入力を受け付ける。装置のオペレータは、表示部35に表示された内容を確認しつつ入力部36からコマンドやパラメータ等の入力を行うことができる。なお、表示部35と入力部36とを一体化してタッチパネルとして構成するようにしても良い。
Further, the
上記の要部構成以外にもパターン形成装置1は、基板W、積層体Sおよびレーザー光照射部60のそれぞれの位置を検出するための位置センサを備えている(いずれも図示省略)。位置センサとしては、基板W等の位置を直接検知する光学センサやモータの回転量から検知するエンコーダ等を使用することができる。また、パターン形成装置1は、未処理の積層体Sを送り出すフィード機構および使用済みの積層体Sを回収する回収機構を備えている。さらに、パターン形成装置1には、基板Wおよび積層体Sの周辺雰囲気を調整する機構を備えるようにしても良い。
The
次に、射出装置5から基板Wに向けて金属ペーストを射出する手順について説明する。金属ペーストの射出に先だって、積層体Sが形成されるため、積層体Sを形成する手順について以下に簡単に説明しておく。
Next, a procedure for injecting a metal paste from the
まず、長尺シート状(帯状)の透明な基材41を用意し、その表面に圧力発生部材42を積層する。第1実施形態では、基材41としてポリイミドのフィルムを用いている。透明なポリイミドのフィルムを長尺シート状に加工してなる基材41の表面の全面に均一な厚さで圧力発生部材42の層を形成する。層として形成される前の圧力発生部材42は、昇華性材料である樟脳およびカーボンパウダーをグリセリンと混合して生成されるスラリー状のものであり、塗布法によって基材41の表面に塗布することが可能である。
First, a long sheet-like (band-like)
このような塗布法としては、公知の種々の手法を用いることが可能であり、例えば第1実施形態ではドクターブレード法によって圧力発生部材42を基材41の表面に塗布している。ドクターブレード法は、圧力発生部材42のスラリーを基材41の表面に供給しつつ、ブレードによってスラリーを平坦に均すことにより、均一な厚さの圧力発生部材42の層を形成する塗布法である。
As such an application method, various known methods can be used. For example, in the first embodiment, the
基材41の表面に圧力発生部材42のスラリーが均一に塗布された後、その乾燥処理を行うことによって、基材41の表面の全面に厚さ約10μmの圧力発生部材42の層が均一な厚さにて形成される。乾燥処理後の圧力発生部材42は固相である。なお、基材41の表面に圧力発生部材42を積層する塗布法としては、基材41の表面に均一な厚さで塗布できるものであれば良く、ドクターブレード法の他に、スリットコート法やバーコート法などを用いるようにしても良い。
After the slurry of the
また、ノズルプレート45には複数の射出孔46が形成される。第1実施形態では、ノズルプレート45としてもポリイミドのフィルムを用いている。そのポリイミドのフィルムに、例えばメタルマスクを用いてエキシマレーザーを照射する穴加工により、格子状に複数の射出孔46を穿設する。なお、圧力発生部材42の積層とノズルプレート45の穴加工とは、いずれを先行して行うようにしても良いし、並行して行っても良い。
A plurality of injection holes 46 are formed in the
次に、基材41上に積層された圧力発生部材42の表面に接着剤を塗布する。圧力発生部材42に塗布される接着剤としては、シリコーン系接着剤またはポリイミド系接着剤を採用することができる。なお、この時点では、圧力発生部材42は乾燥されて固相となっているため、接着剤の塗布に支障は無い。
Next, an adhesive is applied to the surface of the
続いて、接着剤が塗布された圧力発生部材42に複数の射出孔46が形成されたノズルプレート45を圧着する。これにより、複数の射出孔46を有するノズルプレート45が圧力発生部材42に貼着され、ノズルプレート45と基材41との間に圧力発生部材42の層が挟み込まれるように積層された積層体Sが形成される。
Subsequently, the
その後、ノズルプレート45の複数の射出孔46に被射出材としての金属ペースト43が装填される。金属ペースト43は、金属粒子を含む高粘度材料であり、上記の圧力発生部材42と同様に塗布法によって複数の射出孔46に装填することが可能である。金属ペースト43を射出孔46に装填する塗布法としても、公知の種々の手法を用いることが可能であるが、第1実施形態ではドクターブレード法を用いている。すなわち、金属ペースト43を連続して吐出するノズルがノズルプレート45に対して平行に相対移動しつつ、当該ノズルに付設されたブレードがその下端をノズルプレート45の上面に接触させながら相対移動することにより、複数の射出孔46に金属ペースト43が押し込まれるとともに、射出孔46以外の領域では金属ペースト43がブレードによって掻き取られる。このようにしてノズルプレート45の複数の射出孔46に金属ペースト43が装填される。なお、ノズルプレート45の上面の射出孔46以外の領域に金属ペースト43が若干残留していても良い。
Thereafter, the
以上のようにして、図4に示したような構造の積層体Sが製造される。ところで、金属ペースト43が射出孔46に装填される際に、射出孔46の下側開口は圧力発生部材42によって閉塞されている。このため、射出孔46の上側開口から高粘度の金属ペースト43が押し込まれると、その射出孔46の内部に残留していた空気がそのまま金属ペースト43と圧力発生部材42との間に閉じこめられることとなる。その結果、金属ペースト43が残留空気によって射出孔46の底まで入り込まなくなり、装填された金属ペースト43と圧力発生部材42との間には空隙47が形成される(図4参照)。
As described above, the laminate S having the structure shown in FIG. 4 is manufactured. By the way, when the
続いて、積層体Sを用いて射出装置5が金属ペーストを射出する処理について説明する。上述のようにして製造された積層体Sが主動ローラ51および従動ローラ52に架け渡される。積層体Sは、ノズルプレート45が両ローラ51,52間で上方を向くようにセットされる。よって、両ローラ51,52間では、複数の射出孔46の形設方向が鉛直方向を向く。
Then, the process in which the
一方、処理対象となる基板Wはステージ10の下面に保持される。基板Wは、両ローラ51,52間における積層体Sのノズルプレート45に対向する位置に、パターン形成が行われる表面を下側に向けてステージ10に保持される。すなわち、基板Wは積層体Sの上方にてノズルプレート45に対向配置される。
On the other hand, the substrate W to be processed is held on the lower surface of the
そして、基板Wとレーザー光照射部60との相対位置関係がパターン形成のための初期位置となるように、制御部3の制御によりステージ移動機構20およびレーザー光走査機構65がそれぞれ基板Wおよびレーザー光照射部60を移動させる。具体的には、相対位置関係のX方向の調整はステージ移動機構20が基板Wを移動させることによって行われ、Y方向の調整はレーザー光走査機構65がレーザー光照射部60を移動させることによって行われる。また、積層体Sについても支持搬送機構50によって初期位置に移動される。なお、両ローラ51,52間の積層体Sと基板Wの表面との間隔は数100μmとしておく。
Then, the
基板W、レーザー光照射部60および積層体Sの初期配設が完了した後、制御部3がレーザー光照射部60によるレーザー光照射の制御を開始する。また、それと同時に、制御部3はレーザー光照射部60の相対移動を開始させる。具体的には制御部3は、基板Wおよび積層体Sを停止させたまま、レーザー光走査機構65を制御してレーザー光照射部60をY方向に走査させる。
After the initial arrangement of the substrate W, the laser
制御部3の記憶部(RAM33または磁気ディスク34)には、基板Wに形成すべき金属配線のパターンのデータが予め格納されている。制御部3は、その格納されたパターンデータに従って、レーザー光照射部60をY方向に走査させつつ、レーザー光源61のオンオフ制御を行う。すなわち、基板W上の所定のX方向位置にてレーザー光照射部60がY方向に沿って走査しているときに、パターン形成すべきY方向位置に存在している射出孔46(つまり、レーザー光照射の対象となる照射対象射出孔)の直下にレーザー光照射部60が到達した時点で制御部3がレーザー光源61からレーザー光を出射させる。なお、レーザー光源61がオンとされるのは、ノズルプレート45の射出孔46の直下にレーザー光照射部60が位置しているときとなるようにパターンデータは作成されている。よって、ノズルプレート45の射出孔46が存在しない領域の直下にレーザー光照射部60が到達したときにはレーザー光源61からのレーザー光照射は停止される。
Data on the pattern of the metal wiring to be formed on the substrate W is stored in advance in the storage unit (
レーザー光照射部60のレーザー光源61から鉛直方向上方に向けて出射されたレーザー光は積層体Sの裏面側から入射する。積層体Sの最下層を構成する基材41は透明であるため、レーザー光照射部60から照射されたレーザー光は基材41を透過して圧力発生部材42に到達して吸収される。その結果、レーザー光照射を受けた圧力発生部材42の領域では急激な温度上昇が生じる。すなわち、レーザー光照射部60が基材41の裏面からレーザー光を照射して複数の射出孔46のうちの照射対象射出孔の直下に位置する圧力発生部材42を加熱するのである。これにより、照射対象射出孔に対応する圧力発生部材42はレーザー光を吸収して短時間のうちに150℃以上にまで昇温する。特に、圧力発生部材42は黒色のカーボンパウダーを含有しているため、効率良くレーザー光を吸収して昇温する。なお、レーザー光照射領域の大きさは特に限定されるものではないが、例えば射出孔46の孔径と同程度の直径50μm程度の円形とすれば良い。
Laser light emitted upward from the
圧力発生部材42が昇温すると、圧力発生部材42に含まれている昇華性材料である樟脳が急速に気化して600倍〜1000倍に体積膨張する。その結果、レーザー光照射によって加熱された圧力発生部材42の一部では、樟脳の昇華に起因した急激な体積膨張により、圧力波が発生する。そして、その発生した圧力波によってレーザー光照射領域の直上に位置する射出孔46内の空隙47の圧力が急激に上昇し、当該射出孔46に装填された金属ペースト43が上方に向けて、すなわちノズルプレート45に対向配置された基板Wに向けて射出されるのである。
When the temperature of the
このように、第1実施形態においては、レーザー光照射部60が積層体Sの基材41の裏面からレーザー光を照射して複数の射出孔46のうちの照射対象射出孔に対応する圧力発生部材42を加熱することにより、その圧力発生部材42に急激な体積膨張による圧力を生じさせている。そして、その圧力によって当該照射対象射出孔に装填された被射出材たる金属ペースト43をステージ10に保持された基板Wに向けて射出させている。昇華性材料である樟脳を加熱したときの急激な体積膨張によって生じた圧力を利用しているため、0.1Pa・s〜1000Pa・sの高粘度材料である金属ペースト43であっても基板Wに向けて射出することができる。また、樟脳であれば、昇華したときに有害なガスや汚染物質を発生することもない。
Thus, in 1st Embodiment, the laser
上方に向けて射出された金属ペースト43は基板Wの表面に到達し、その位置にて基板Wの表面に付着する。このようにして、金属配線を形成するための金属ペースト43が基板Wに供給される。なお、金属ペースト43は基板Wの下側から付着することとなるが、金属ペースト43が粘度0.1Pa・s〜1000Pa・sの高粘度材料であるため、積層体Sに再度落下する液ダレのおそれはなく、また基板Wの表面に沿って濡れ広がりが生じることも防止される。
The
レーザー光照射部60をY方向に走査させつつ、レーザー光源61のオンオフ制御を行う射出処理はレーザー光照射部60が走査終了位置に到達するまで行われる。そして、レーザー光照射部60が走査終了位置に到達した時点で基板W上の所定のX方向位置における1ライン分の処理が完了となる。1ライン分の処理が完了したら、基板Wおよび積層体SをX方向に沿ってステップ送りする。すなわち、制御部3がステージ移動機構20を制御して基板WをX方向に沿って所定距離だけ移動させる。これにより、レーザー光照射部60が基板Wに対してX方向に相対移動することとなり、基板W上の新たなX方向位置におけるレーザー光照射部60の走査が可能となる。また、制御部3が支持搬送機構50を制御して積層体SをX方向に沿って所定距離だけ移動させる。これにより、レーザー光照射部60は積層体Sに対してもX方向に相対移動することとなる。このようにしているのは、積層体SをX方向に移動させなければ、既にレーザー光を照射して使用済みとなっている積層体Sの射出孔46に再度レーザー光を照射する可能性があるためである。
The injection process for performing on / off control of the
このような基板Wおよび積層体Sのステップ送りが終了した後、再び制御部3がレーザー光照射部60をY方向に走査させつつ、レーザー光源61のオンオフ制御を行う。以降、パターン形成処理が終了するまで上記と同様の手順が繰り返される。その結果、制御部3は予め記憶部に格納されたパターンデータに沿ってレーザー光照射部60から積層体Sにレーザー光を照射させて照射対象射出孔に対応する圧力発生部材42を加熱することとなり、そのパターンに沿ってノズルプレート45から金属ペースト43が上方に射出されて基板Wの表面に付着して金属配線のパターン形成がなされる。
After the step feeding of the substrate W and the stacked body S is completed, the
ところで、上述のようにして射出孔46から金属ペースト43を射出する際に、鉛直方向直上ではなく、ノズルプレート45の法線方向から傾斜して金属ペースト43が飛翔することがある。これは、射出孔46からの射出角度が射出孔46の加工精度(加工の公差、エッジに残留するバリ等)、汚れ、および、金属ペースト43の充填方向などの影響を受けるためである。従って、ノズルプレート45に形成された複数の射出孔46ごとに金属ペースト43の射出方向が微妙に異なることとなり、パターン形成の精度を低下させるおそれがある。
By the way, when injecting the
このため、第1実施形態では、以下のようにして金属ペースト43の射出方向の補正を行っている。図6は、第1実施形態における射出方向の補正手順を示すフローチャートである。まず、撮像カメラ80によってノズルプレート45の複数の射出孔46を撮像する(ステップS11)。撮像カメラ80は、ノズルプレート45の幅方向(Y方向)に沿った少なくとも1列の射出孔46を撮像する。撮像カメラ80は、撮像対象となる射出孔列が積層体Sのステップ送りによってレーザー光照射部60の上方に移動された直後(つまり、レーザー光照射を受ける直前)に撮像を行っても良いし、当該射出孔列がレーザー光照射部60の上方よりも上流側に位置しているときに予め時間的余裕をもって撮像するようにしても良い。撮像カメラ80によって撮像された画像のデータ(撮像データ)は制御部3に伝達され、制御部3の記憶部(RAM33または磁気ディスク34)に格納される。
For this reason, in the first embodiment, the injection direction of the
制御部3は、撮像カメラ80から伝達された撮像データに対して所定の画像処理を行うことによって撮像結果の解析を行う(ステップS12)。具体的には、制御部3は、撮像データから複数の射出孔46のそれぞれについて孔の形状、バリの有無等を判定し、その結果に基づいて当該射出孔46の射出方向を推定する。このような処理は、例えば、射出孔46の形状等と射出方向との相関関係を予め実験やシミュレーションによって求めて対応付けたデータベースを磁気ディスク34に格納しておき、撮像結果をそのデータベースに照合する画像処理を行って射出方向を推定すれば良い。
The
次に、制御部3は、ステップS12で得られた解析結果に基づいて、レーザー光照射位置の偏倚方向および偏倚量を算定する(ステップS13)。図7は、レーザー光照射部60から照射されるレーザー光の強度分布を示す図である。一般にレーザー光の強度分布はガウス分布(正規分布)となる。すなわち、レーザー光照射部60の直上の水平面に対して照射されるレーザー光の照射領域において、レーザー光の強度は照射領域の中心位置CLにて最も強く、照射領域の周縁に近くなるにつれて小さくなる。図7のような強度分布は、レーザー光照射部60から圧力発生部材42に照射されたレーザー光の照射領域においても現出する。レーザー光照射位置の偏倚とは、レーザー光照射領域における中心位置CLを照射対象射出孔の中心に対して偏倚させることである。
Next, the
図8は、レーザー光照射位置の偏倚方向および偏倚量を説明する図である。ステップS12での撮像データの解析の結果、照射対象射出孔46の射出方向が鉛直上方から図8の矢印AR8に示す向きに傾くような方向であった場合には、レーザー光照射領域の中心位置CLを照射対象射出孔46の中心CHから矢印AR8の向きに偏倚させる。すなわち、レーザー光照射位置の偏倚方向は、撮像データの解析結果から得られた照射対象射出孔46の射出方向が鉛直上方から傾く向きであり、図8の例では矢印AR8の向きとなる。また、レーザー光照射位置の偏倚量は照射対象射出孔46の射出方向が鉛直上方から傾く角度(つまり、射出角度)によって定まり、図8の例では矢印AR8の長さに相当する。制御部3は、照射対象射出孔46の射出方向が鉛直上方から傾く向きよりレーザー光照射位置の偏倚方向を求め、当該射出方向が鉛直上方から傾く角度よりレーザー光照射位置の偏倚量を算定するのである。
FIG. 8 is a diagram for explaining the deviation direction and the deviation amount of the laser light irradiation position. As a result of the analysis of the imaging data in step S12, when the emission direction of the irradiation
そして、制御部3は、上記の算定結果に基づいて、レーザー光照射領域の中心位置CLが照射対象射出孔46の中心CHから目標位置DHに偏倚するように射出装置5を制御する。ここで第1実施形態の射出装置5では、レーザー光照射部60がレーザー光走査機構65によってY方向に移動され、積層体Sが支持搬送機構50によってX方向に移動される。すなわち、レーザー光照射部60は照射対象射出孔46に対して2軸移動される。従って、レーザー光照射位置の偏倚方向および偏倚量をX軸成分とY軸成分とに分解し、X軸の偏倚を積層体Sの位置補正(ステップS14)によって、Y軸の偏倚をレーザー光照射部60がY方向に走査されるときのレーザー光照射のタイミング補正(ステップS15)によって実現するのが好ましい。
And the
例えば、図8の例では、矢印AR8にて示されるレーザー光照射位置の偏倚方向および偏倚量は、X軸成分DXとY軸成分DYとに分解される。制御部3は、レーザー光照射領域の中心位置CLが照射対象射出孔46の中心CHからX軸成分DXだけ偏倚するように、支持搬送機構50を制御して積層体Sを移動させる。また、レーザー光照射部60はY方向に沿って等速で走査されているが、制御部3は、レーザー光照射領域の中心位置CLが照射対象射出孔46の中心CHからY軸成分DYだけ偏倚するように、レーザー光照射のタイミングを補正(遅らせるまたは早める)する。これにより、レーザー光照射領域の中心位置CLが照射対象射出孔46の中心CHから目標位置DHに偏倚される。なお、上述の通り、図6のステップS14とステップS15とは並行して実行される工程である。
For example, in the example of FIG. 8, the deviation direction and the deviation amount of the laser light irradiation position indicated by the arrow AR8 are decomposed into an X-axis component DX and a Y-axis component DY. The
図9は、第1実施形態における射出方向の補正を説明する図である。レーザー光照射部60から基材41を透過して照射対象射出孔46に対応する圧力発生部材42にレーザー光が照射されると、その圧力発生部材42はレーザー光を吸収して短時間のうちに昇温する。このときに、レーザー光照射領域の中心位置CLは、照射対象射出孔46の中心CHから目標位置DHに偏倚されている。そして、図7に示したように、レーザー光の強度分布はガウス分布であり、レーザー光照射領域の中心位置CLの強度が最も強い。従って、図9(a)に示すように、照射対象射出孔46の中心CHからずれた位置(目標位置DH)を起点にして強い圧力波が発生する。その結果、金属ペースト43の射出方向がレーザー光照射領域の中心位置CLの偏倚方向とは逆向きに補正される。また、金属ペースト43の射出角度はレーザー光照射領域の中心位置CLの偏倚量によって規定される。
FIG. 9 is a view for explaining correction of the injection direction in the first embodiment. When the laser beam is irradiated from the laser
レーザー光照射領域の中心位置CLが照射対象射出孔46の中心CHからX軸成分DXおよびY軸成分DYだけ偏倚するようにすれば、図9(b)に示すように、レーザー光照射領域の中心位置CLが照射対象射出孔46の中心CHと一致していた場合には図中の点線で示すように金属ペースト43が傾斜して射出されていたのが、図中の実線にて示す如く金属ペースト43が鉛直方向上方に射出されるように射出方向が補正されるのである。なお、レーザー光照射領域の中心位置CLを10μm程度偏倚させることによって、照射対象射出孔46からの金属ペースト43の射出角度を10°程度補正することができる。
If the center position CL of the laser light irradiation region is deviated from the center CH of the irradiation
但し、レーザー光照射位置の偏倚量の最大値は照射対象射出孔46の断面である円の半径である。すなわち、レーザー光照射領域における中心位置CLは照射対象射出孔46の範囲内にて偏倚される。このようにしているのは、レーザー光照射領域における中心位置CLが照射対象射出孔46の範囲を超えて偏倚すると、ノズルプレート45の射出孔46が形成されていない領域の下方にて圧力波が発生し、ノズルプレート45が基材41から剥離する原因となるからである。
However, the maximum deviation amount of the laser light irradiation position is the radius of a circle that is a cross section of the irradiation
第1実施形態の射出装置5は、昇温すると急激に体積膨張する樟脳を含む圧力発生部材42をレーザー光照射によって加熱し、圧力発生部材42に急激な体積膨張に起因した圧力を生じさせ、その圧力を利用して射出孔46に装填された被射出材たる金属ペースト43を基板Wに向けて射出している。昇華性材料である樟脳を加熱したときの急激な体積膨張によって生じた圧力を利用しているため、0.1Pa・s〜1000Pa・sの高粘度材料である金属ペースト43であっても基板Wに向けて射出することができる。
The
特に、撮像カメラ80による撮像結果に基づいて、レーザー光照射領域の中心位置CLを照射対象射出孔46の中心CHに対して偏倚させているため、照射対象射出孔46の射出方向が補正され、照射対象射出孔46から金属ペースト43が鉛直方向上方に向けて正確に射出されることとなる。このため、被射出材としての高粘度材料である金属ペースト43を基板Wに向けて精度良く射出することができる。
In particular, since the center position CL of the laser light irradiation region is biased with respect to the center CH of the irradiation
また、装填された金属ペースト43と圧力発生部材42との間には空隙47が形成されているため、双方は接触していない。このため、射出された金属ペースト43に圧力発生部材42が付着して基板Wの汚染源となることを防止することができる。
Moreover, since the space |
また、圧力発生部材42が黒色のカーボンパウダーを含有しているため、レーザー光照射部60から照射されるレーザー光を効率よく吸収して発熱することにより、圧力発生部材42に含まれる昇華性材料である樟脳を効果的に加熱することができる。圧力発生部材42に含まれる昇華性材料である樟脳は光を透過しやすい、言い換えると光を吸収しにくいので、樟脳自体を直接に光で加熱することは難しい。また、圧力発生部材42に含まれるグリセリンも光を透過しやすい、つまりは光を吸収しにくいので、光照射によってグリセリンを加熱することも困難である。そこで、光を吸収しやすい材料、例えばカーボンパウダーなどの黒色の粒子を圧力発生部材42に含ませて、そのような黒色粒子に光を吸収させて発熱させることにより、樟脳を加熱しているのである。
Further, since the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図10は、第2実施形態のパターン形成装置1aの正面図である。図10および以降の各図において、第1実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a front view of the
基板Wを保持するステージ10およびステージ10を移動させるステージ移動機構20については第1実施形態と全く同じである。また、射出装置5のレーザー光照射部60およびレーザー光走査機構65についても第1実施形態と同様である。第2実施形態が第1実施形態と相違するのは積層体Sの構成および積層体Sを支持して搬送する支持搬送機構150である。第1実施形態の支持搬送機構50は可撓性を有する積層体Sを2つのローラによって搬送するローラ搬送方式を採用していたが、第2実施形態の支持搬送機構150は積層体Sをステージに支持して搬送するステージ搬送方式を採用している。
The
ステージ移動機構20もステージ搬送方式によるものであり、第2実施形態の支持搬送機構150はステージ移動機構20と類似する構成を備えている。すなわち、支持搬送機構150は、モータ152の回転軸に連結されたボールネジ153にステージ151を螺合させて構成されている。モータ152がボールネジ153を回転させると、それに螺合するステージ151がX方向に沿って移動する。なお、ステージ移動機構20と同様に、ステージ151をX方向に沿って案内するガイドシャフトを設けるようにしても良い。
The
支持搬送機構150のステージ151は、環状に構成されており、積層体Sの周縁部を保持することによって基板Wと積層体Sとを対向配置する。ステージ151の環状部分の内側は中空であるため、ステージ151がレーザー光照射の障害となることはない。なお、ステージ151をレーザー光に対して透明な素材(例えば、石英ガラス)にて形成する場合には、板状のステージ151にて積層体Sの全面を載置して保持するようにしても良い。
The
図11は、第2実施形態の積層体Sの断面図である。第1実施形態では2つのローラ51,52に沿って積層体Sが撓む必要があったために基材41として樹脂フィルムを用いていたが、第2実施形態では積層体Sに可撓性は不要であるため、基材41はレーザー光照射部60から出射されるレーザー光に対して透明な素材であれば良く、例えばガラス基板などを使用することができる。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the stacked body S of the second embodiment. In the first embodiment, since the laminate S needs to be bent along the two
第2実施形態の積層体Sは、透明な基材41の表面に直接ノズルプレート45を当接して構成される。ノズルプレート45にも可撓性は不要であるため、例えばステンレススチールなどの金属のプレートを使用することができる。ノズルプレート45には複数の射出孔46が穿設され、複数の射出孔46のそれぞれには加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材42および金属ペースト43が装填されている。すなわち、第2実施形態のノズルプレート45も金属プレートに複数の射出孔46が穿設された射出板である。複数の射出孔46の形状、大きさおよび配置間隔は第1実施形態と同様である。また、圧力発生部材42および金属ペースト43の材質についても第1実施形態と全く同じである。
The laminate S of the second embodiment is configured by directly abutting the
第2実施形態においては、基材41の表面に複数の射出孔46を有するノズルプレート45が接着され、複数の射出孔46の内部には基材41から近い順に圧力発生部材42と被射出材たる金属ペースト43とが装填される。また、装填された金属ペースト43と圧力発生部材42との間には空隙47が形成される。すなわち、射出孔46の下端開口は圧力発生部材42が装填されて閉塞され、上端開口は金属ペースト43が装填されて閉塞され、それらの間に空隙47が形成されている。このため、積層体Sにおいて、金属ペースト43と圧力発生部材42とは非接触である。
In the second embodiment, a
図12は、第2実施形態の制御部3の構成を示すブロック図である。第2実施形態の制御部3のハードウェア構成は第1実施形態(図5)と同様の一般的なコンピュータシステムであるが、第2実施形態では撮像カメラ80が設けられていない。また、第2実施形態の磁気ディスク34には射出方向情報341が格納されているが、これについては後述する。第2実施形態のパターン形成装置1aの残余の構成は第1実施形態と同じである。
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of the
次に、図11のような構造を有する積層体Sを形成する手順について簡単に説明する。まず、例えばステンレススチールのプレートにフォトリソグラフィの手法を用いてエッチング処理を施すことにより、複数の射出孔46を格子状に穿設し、ノズルプレート45を準備する。そして、ノズルプレート45の複数の射出孔46に圧力発生部材42を装填する。第2実施形態にて射出孔46に装填するときの圧力発生部材42も樟脳およびカーボンパウダーをグリセリンと混合して生成されるスラリー状ものであるが、第1実施形態にて基材41の表面に塗布する圧力発生部材42のスラリーを溶剤で10倍程度に希釈したものであり、その粘度は低い。
Next, a procedure for forming the laminate S having a structure as shown in FIG. 11 will be briefly described. First, for example, an etching process is performed on a stainless steel plate by using a photolithography technique, so that a plurality of injection holes 46 are formed in a lattice shape to prepare a
第2実施形態の圧力発生部材42のスラリーも塗布法によって複数の射出孔46に装填される。圧力発生部材42のスラリーを射出孔46に装填する塗布法としても、公知の種々の手法を用いることが可能であるが、第2実施形態ではドクターブレード法を用いている。すなわち、圧力発生部材42のスラリーを連続して吐出するノズルがノズルプレート45に対して平行に相対移動しつつ、当該ノズルに付設されたブレードがその下端をノズルプレート45の上面に接触させながら相対移動することにより、複数の射出孔46に圧力発生部材42のスラリーが押し込まれるとともに、射出孔46以外の領域ではスラリーがブレードによって掻き取られる。このようにしてノズルプレート45の複数の射出孔46に圧力発生部材42が装填される。
The slurry of the
第2実施形態では、射出孔46の下端開口が開放された状態で圧力発生部材42のスラリーが装填され、しかもそのスラリーの粘度は第1実施形態よりも低いため、射出孔46内部の空気はスラリー装填時に外部に放出される。その結果、圧力発生部材42のスラリーは射出孔46の全体に満たされるように装填(つまり充填)される。
In the second embodiment, the slurry of the
次に、複数の射出孔46に圧力発生部材42のスラリーが装填されたノズルプレート45の下側面に例えばガラス基板などの基材41が接着される。このための接着剤としては、例えば合成ゴム系接着剤を用いるようにすれば良い。基材41が接着されることにより、圧力発生部材42のスラリーが装填された複数の射出孔46を有するノズルプレート45と基材41とが積層された積層体Sが形成される。
Next, a
基材41が接着された後、圧力発生部材42のスラリーの乾燥処理を行うことによって溶剤成分が揮発して容積が減少し、射出孔46の下端部(基材41が接着された側の端部)に圧力発生部材42の層が形成される。その結果、下端部に圧力発生部材42の層が形成された複数の射出孔46を有するノズルプレート45と基材41とが積層された状態となる。
After the
そして、ノズルプレート45の複数の射出孔46に基材41とは反対側より被射出材としての金属ペースト43が装填される。複数の射出孔46に対する金属ペースト43の装填は第1実施形態と同じであり、塗布法としてドクターブレード法を用いて実行している。すなわち、金属ペースト43を連続して吐出するノズルがノズルプレート45に対して平行に相対移動しつつ、当該ノズルに付設されたブレードがその下端をノズルプレート45の上面に接触させながら相対移動することにより、複数の射出孔46に金属ペースト43が押し込まれるとともに、射出孔46以外の領域では金属ペースト43がブレードによって掻き取られる。このようにしてノズルプレート45の複数の射出孔46に金属ペースト43が装填される。
And the
第1実施形態と同じく、射出孔46の下側開口が圧力発生部材42によって閉塞された状態で上側開口から(つまり、基材41とは反対側から)高粘度の金属ペースト43が押し込まれることによって、射出孔46の内部に残留していた空気がそのまま金属ペースト43と圧力発生部材42との間に閉じこめられることとなる。その結果、金属ペースト43が残留空気によって射出孔46の奥まで入り込まなくなり、装填された金属ペースト43と圧力発生部材42との間には空隙47が形成される(図11参照)。
As in the first embodiment, the high-
続いて、積層体Sを用いて射出装置5が金属ペーストを射出する処理について説明する。図11のような構造を有する積層体Sが支持搬送機構150のステージ151に保持される。積層体Sは、ノズルプレート45を上側に向けてステージ151に保持される。一方、処理対象となる基板Wはステージ10の下面に保持される。基板Wは、積層体Sのノズルプレート45に対向する位置に、パターン形成が行われる表面を下側に向けてステージ10に保持される。すなわち、基板Wは積層体Sの上方にてノズルプレート45に対向配置される。
Then, the process in which the
そして、基板Wとレーザー光照射部60との相対位置関係がパターン形成のための初期位置となるように、制御部3の制御によりステージ移動機構20およびレーザー光走査機構65がそれぞれ基板Wおよびレーザー光照射部60を移動させる。具体的には、相対位置関係のX方向の調整はステージ移動機構20が基板Wを移動させることによって行われ、Y方向の調整はレーザー光走査機構65がレーザー光照射部60を移動させることによって行われる。また、積層体Sについても支持搬送機構150によって初期位置に移動される。
Then, the
基板W、レーザー光照射部60および積層体Sの初期配設が完了した後、制御部3がレーザー光照射部60によるレーザー光照射の制御を開始する。また、それと同時に、制御部3はレーザー光照射部60の相対移動を開始させる。具体的には制御部3は、基板Wおよび積層体Sを停止させたまま、レーザー光走査機構65を制御してレーザー光照射部60をY方向に走査させる。第1実施形態と同様に、制御部3は、記憶部に格納されたパターンデータに従って、レーザー光照射部60をY方向に走査させつつ、レーザー光源61のオンオフ制御を行う。すなわち、基板W上の所定のX方向位置にてレーザー光照射部60がY方向に沿って走査しているときに、パターン形成すべきY方向位置に存在している射出孔46(照射対象射出孔)の直下にレーザー光照射部60が到達した時点で制御部3がレーザー光源61からレーザー光を出射させる。
After the initial arrangement of the substrate W, the laser
レーザー光照射部60のレーザー光源61から鉛直方向上方に向けて出射されたレーザー光は積層体Sの裏面側から入射する。積層体Sの最下層を構成する基材41は透明であるため、レーザー光照射部60から照射されたレーザー光は基材41を透過し、照射対象射出孔46に装填された圧力発生部材42に到達して吸収される。その結果、レーザー光照射を受けた圧力発生部材42には急激な温度上昇が生じる。すなわち、レーザー光照射部60は、基材41の裏面からレーザー光を照射して複数の射出孔46のうちの照射対象射出孔46に装填された圧力発生部材42を加熱する。これにより、照射対象射出孔46に装填された圧力発生部材42はレーザー光を吸収して短時間のうちに150℃以上にまで昇温する。
Laser light emitted upward from the
圧力発生部材42が昇温すると、圧力発生部材42に含まれている昇華性材料である樟脳が急速に気化して600倍〜1000倍に体積膨張する。その結果、レーザー光照射によって加熱された圧力発生部材42では、樟脳の昇華に起因した急激な体積膨張により、圧力波が発生する。そして、その発生した圧力波によって照射対象射出孔46内の空隙47の圧力が急激に上昇し、当該射出孔46に装填された金属ペースト43が上方に向けて、すなわちノズルプレート45に対向配置された基板Wに向けて射出されるのである。
When the temperature of the
このように、第2実施形態においては、レーザー光照射部60が積層体Sの基材41の裏面からレーザー光を照射して複数の射出孔46のうちの照射対象射出孔46に装填された圧力発生部材42を加熱することにより、その圧力発生部材42に急激な体積膨張による圧力を生じさせている。そして、その圧力によって当該照射対象射出孔46に装填された被射出材たる金属ペースト43をステージ10に保持された基板Wに向けて射出させている。上方に向けて射出された金属ペースト43は基板Wの表面に到達し、その位置にて基板Wの表面に付着する。このようにして、金属配線を形成するための金属ペースト43が基板Wに供給される。
Thus, in 2nd Embodiment, the laser
レーザー光照射部60をY方向に走査させつつ、レーザー光源61のオンオフ制御を行う射出処理はレーザー光照射部60が走査終了位置に到達するまで行われる。そして、レーザー光照射部60が走査終了位置に到達した時点で基板W上の所定のX方向位置における1ライン分の処理が完了となる。第1実施形態と同様に、1ライン分の処理が完了したら、基板Wおよび積層体SをX方向に沿ってステップ送りする。すなわち、制御部3がステージ移動機構20を制御して基板WをX方向に沿って所定距離だけ移動させる。これにより、レーザー光照射部60が基板Wに対してX方向に相対移動することとなり、基板W上の新たなX方向位置におけるレーザー光照射部60の走査が可能となる。また、制御部3が支持搬送機構150を制御して積層体SをX方向に沿って所定距離だけ移動させる。これにより、レーザー光照射部60は積層体Sに対してもX方向に相対移動することとなる。
The injection process for performing on / off control of the
このような基板Wおよび積層体Sのステップ送りが終了した後、再び制御部3がレーザー光照射部60をY方向に走査させつつ、レーザー光源61のオンオフ制御を行う。以降、パターン形成処理が終了するまで上記と同様の手順が繰り返される。その結果、制御部3は予め記憶部に格納されたパターンデータに沿ってレーザー光照射部60から積層体Sにレーザー光を照射させて照射対象射出孔46に装填された圧力発生部材42を加熱することとなり、そのパターンに沿ってノズルプレート45から金属ペースト43が上方に射出されて基板Wの表面に付着して金属配線のパターン形成がなされる。
After the step feeding of the substrate W and the stacked body S is completed, the
第2実施形態においても、射出孔46の加工精度、汚れ、および、金属ペースト43の充填方向などの影響により、射出孔46からの射出角度に個体差が生じ、その結果射出孔46から金属ペースト43を射出する際に、直上ではなく、ノズルプレート45の法線方向から傾斜して金属ペースト43が飛翔することがある。このため、第2実施形態では、以下のようにして金属ペースト43の射出方向の補正を行っている。
Also in the second embodiment, individual differences occur in the injection angle from the
図13は、第2実施形態における射出方向の補正手順を示すフローチャートである。まず、上述のような、金属ペーストを射出しての実際のパターン形成処理に先だってノズルプレート45の複数の射出孔46ごとに射出方向の傾向を測定する(ステップS21)。すなわち、実処理に先立ってノズルプレート45の複数の射出孔46のそれぞれに装填された圧力発生部材42を加熱して試験的に各射出孔46から金属ペースト43を射出し、射出孔46ごとに金属ペースト43の射出方向の傾向を予め測定するのである。この測定の際には、基板Wを配置する必要は無い。
FIG. 13 is a flowchart showing a procedure for correcting the injection direction in the second embodiment. First, prior to the actual pattern forming process by injecting the metal paste as described above, the tendency of the injection direction is measured for each of the plurality of injection holes 46 of the nozzle plate 45 (step S21). That is, prior to actual processing, the
ステップS21で測定された射出孔46ごとの金属ペースト43の射出方向の傾向は、射出方向情報341として制御部3の磁気ディスク34に格納される(ステップS22)。射出方向情報341は、射出孔46ごとの金属ペースト43の射出方向の傾向と、ノズルプレート45におけるその射出孔46の位置とを対応付けたデータベースである。
The tendency of the injection direction of the
次に、制御部3は、射出方向情報341に基づいて、レーザー光照射位置の偏倚方向および偏倚量を算定する(ステップS23)。レーザー光照射位置の偏倚とは、第1実施形態と同様のものであり、レーザー光照射領域における中心位置CLを照射対象射出孔46の中心CHに対して偏倚させることである。
Next, the
レーザー光照射位置の偏倚方向および偏倚量の算定についても概ね第1実施形態と同じである。例えば、射出方向情報341において照射対象射出孔46の射出方向が鉛直上方から図8の矢印AR8に示す向きに傾くような方向であった場合には、レーザー光照射領域の中心位置CLを照射対象射出孔46の中心CHから矢印AR8の向きに偏倚させる。制御部3は、照射対象射出孔46の射出方向が鉛直上方から傾く向きよりレーザー光照射位置の偏倚方向を求め、当該射出方向が鉛直上方から傾く角度よりレーザー光照射位置の偏倚量を算定する。
The calculation of the deviation direction and the deviation amount of the laser light irradiation position is also substantially the same as in the first embodiment. For example, in the
そして、制御部3は、上記の算定結果に基づいて、レーザー光照射領域の中心位置CLが照射対象射出孔46の中心CHから目標位置DHに偏倚するように射出装置5を制御する。第2実施形態の射出装置5においても、レーザー光照射部60は照射対象射出孔46に対してX軸方向およびY軸方向の2軸に移動される。従って、第1実施形態と同様に、レーザー光照射位置の偏倚方向および偏倚量をX軸成分とY軸成分とに分解し、X軸の偏倚を積層体Sの位置補正(ステップS24)によって、Y軸の偏倚をレーザー光照射部60がY方向に走査されるときのレーザー光照射のタイミング補正(ステップS25)によって実現するのが好ましい。
And the
例えば、図8の例では、制御部3は、レーザー光照射領域の中心位置CLが照射対象射出孔46の中心CHからX軸成分DXだけ偏倚するように、支持搬送機構150を制御して積層体Sを移動させる。また、レーザー光照射部60はY方向に沿って等速で走査されているが、制御部3は、レーザー光照射領域の中心位置CLが照射対象射出孔46の中心CHからY軸成分DYだけ偏倚するように、レーザー光照射のタイミングを補正する。これにより、レーザー光照射領域の中心位置CLが照射対象射出孔46の中心CHから目標位置DHに偏倚される。
For example, in the example of FIG. 8, the
図14は、第2実施形態における射出方向の補正を説明する図である。レーザー光照射部60から基材41を透過して照射対象射出孔46に装填された圧力発生部材42にレーザー光が照射されると、その圧力発生部材42はレーザー光を吸収して短時間のうちに昇温する。このときに、レーザー光照射領域の中心位置CLは、照射対象射出孔46の中心CHから目標位置DHに偏倚されている。図7に示したように、レーザー光の強度分布はガウス分布であり、レーザー光照射領域の中心位置CLの強度が最も強い。従って、図14(a)に示すように、照射対象射出孔46の中心CHからずれた位置(目標位置DH)を起点にして強い圧力波が発生する。その結果、金属ペースト43の射出方向がレーザー光照射領域の中心位置CLの偏倚方向とは逆向きに補正される。また、金属ペースト43の射出角度はレーザー光照射領域の中心位置CLの偏倚量によって規定される。
FIG. 14 is a diagram for explaining the correction of the injection direction in the second embodiment. When the laser light is irradiated to the
レーザー光照射領域の中心位置CLが照射対象射出孔46の中心CHからX軸成分DXおよびY軸成分DYだけ偏倚するようにすれば、図14(b)に示すように、レーザー光照射領域の中心位置CLが照射対象射出孔46の中心CHと一致していた場合には図中の点線で示すように金属ペースト43が傾斜して射出されていたのが、図中の実線にて示す如く金属ペースト43が鉛直方向上方に射出されるように射出方向が補正されるのである。
If the center position CL of the laser light irradiation region is deviated from the center CH of the irradiation
但し、レーザー光照射位置の偏倚量の最大値は照射対象射出孔46の断面である円の半径である。すなわち、レーザー光照射領域における中心位置CLは照射対象射出孔46の範囲内にて偏倚される。
However, the maximum deviation amount of the laser light irradiation position is the radius of a circle that is a cross section of the irradiation
第2実施形態の射出装置5は、昇温すると急激に体積膨張する樟脳を含む圧力発生部材42をレーザー光照射によって加熱し、圧力発生部材42に急激な体積膨張に起因した圧力を生じさせ、その圧力を利用して射出孔46に装填された被射出材たる金属ペースト43を基板Wに向けて射出している。昇華性材料である樟脳を加熱したときの急激な体積膨張によって生じた圧力を利用しているため、0.1Pa・s〜1000Pa・sの高粘度材料である金属ペースト43であっても基板Wに向けて射出することができる。
The
特に、第2実施形態においては、金属製のノズルプレート45が使い捨てではなく、繰り返し圧力発生部材42および金属ペースト43を装填して再利用されるものである。よって、ノズルプレート45の複数の射出孔46ごとに射出方向の傾向を予め測定して射出方向情報341として保持しておけば、その射出方向情報341に基づいて、第1実施形態と同様に、レーザー光照射領域の中心位置CLを照射対象射出孔46の中心CHに対して偏倚させ、照射対象射出孔46の射出方向を補正することができる。その結果、照射対象射出孔46から金属ペースト43が鉛直方向上方に向けて正確に射出されることとなり、被射出材としての高粘度材料である金属ペースト43を基板Wに向けて精度良く射出することができる。
In particular, in the second embodiment, the
<変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態においては、照射対象射出孔46からの金属ペースト43の射出方向が鉛直方向上方となるように補正していたが、レーザー光照射位置を偏倚させることによって、射出方向を意図的に傾斜させるようにしても良い。
<Modification>
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention. For example, in each of the above-described embodiments, the injection direction of the
図15は、射出方向を傾斜させる例を説明する図である。ここの例では、レーザー光照射領域の中心位置CLが照射対象射出孔46の中心CHと一致しているときには金属ペースト43が正確に鉛直方向上方に射出されるものとする。このような照射対象射出孔46の中心CHからレーザー光照射領域の中心位置CLを偏倚させると、その中心CHからずれた位置の圧力発生部材42に強い圧力波が発生する。その結果、図15に示すように、照射対象射出孔46からの金属ペースト43の射出方向がノズルプレート45の法線方向(ここの例では鉛直方向)からレーザー光照射領域の中心位置CLの偏倚方向と逆向きに傾斜されることとなる。金属ペースト43の射出角度は照射対象射出孔46の中心CHからのレーザー光照射領域の中心位置CLの偏倚量によって規定される。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example in which the injection direction is inclined. In this example, it is assumed that when the center position CL of the laser light irradiation region coincides with the center CH of the irradiation
このような、金属ペースト43の射出方向を意図的に傾斜させる技術は、基板W上における着弾位置のパターンの規則性を乱したい場合に好適である。また、金属ペースト43の射出方向を意図的に傾斜させることにより、基板W上における金属配線のバリエーションを広げ、配線パターンを高解像度化することも可能となる。
Such a technique for intentionally inclining the injection direction of the
また、上記各実施形態においては、レーザー光照射位置の偏倚方向および偏倚量をX軸成分DXとY軸成分DYとに分解し、積層体Sの位置補正およびレーザー光照射のタイミング補正によってレーザー光照射領域の中心位置CLを所定位置に偏倚させていたが、レーザー光照射位置の偏倚手法はこれに限定されるものではない。例えば、レーザー光照射部60にレーザー光の照射位置を移動させることができる光学システムを備え、それによってレーザー光照射領域の中心位置CLを照射対象射出孔46の中心CHから偏倚させるようにしても良い。
In each of the above embodiments, the laser beam irradiation position deviation amount and deviation amount are decomposed into the X-axis component DX and the Y-axis component DY, and the laser beam is corrected by correcting the position of the laminate S and the timing of laser beam irradiation. Although the center position CL of the irradiation region is biased to a predetermined position, the method of biasing the laser light irradiation position is not limited to this. For example, the laser
また、第1実施形態において、撮像カメラ80の撮像結果から積層体Sそのものの位置ずれに対する補正を行うようにしても良い。例えば、支持搬送機構50によって搬送される積層体S自体が所定の位置よりずれていた場合、撮像カメラ80の撮像結果からその位置ずれの方向およびずれ量を判別し、それに応じてレーザー光照射位置を偏倚させるようにしても良い。
In the first embodiment, the positional deviation of the stacked body S itself may be corrected from the imaging result of the
また、第1実施形態の撮像カメラ80を第2実施形態のパターン形成装置1aに設けるようにしても良い。このようにすれば、射出孔46ごとの射出方向の傾向を示す射出方向情報341に加えて、撮像カメラ80による撮像結果に基づいて、レーザー光照射領域の中心位置CLを照射対象射出孔46の中心CHに対して偏倚させることとなるため、より高い精度にて金属ペースト43の射出方向を補正することができる。
Further, the
また、第2実施形態の構造の積層体Sおよびそれを支持する支持搬送機構150を撮像カメラ80を備えた第1実施形態に適用しても良い。但し、第1実施形態のような可撓性を有する積層体Sについては、ノズルプレート45を使い捨てることとなるため、これを射出方向の傾向を予め測定しておく第2実施形態に適用することはできない。
Further, the laminate S having the structure of the second embodiment and the
また、上記各実施形態においては、圧力発生部材42に昇華性材料として樟脳を含ませて圧力発生機能を付与するようにしていたが、他の昇華性材料によって圧力発生部材42に圧力発生機能を付与するようにしても良い。例えば、圧力発生部材42に昇華性材料としてドライアイスを含ませるようにしても良い。他の昇華性材料であっても加熱されたときに昇華によって体積膨張を生じるため、上記各実施形態と同様の処理を行うことができる。
In each of the above embodiments, the
また、圧力発生部材42は、昇華性材料を含むものに限定されず、加熱により圧力を発生するものであれば良い。例えば、圧力発生部材42に爆薬を含ませて構成するようにしても良い。また、圧力発生部材42としてガス吸蔵材料を用いるようにしても良い。
Further, the
また、上記各実施形態においては、レーザー光の吸収効率を高めるために圧力発生部材42にカーボンパウダーを含ませていたが、これに限定されるものではなく、カーボンパウダー以外の黒色の粒子を含ませるようにしても良い。要するに、光を吸収しやすい材料、換言すれば光を反射や透過しにくい材料を圧力発生部材42に含ませるようにすれば良い。なお、昇華性材料自体が光を吸収しやすい材料、例えば黒色の昇華性材料であれば、カーボンパウダーのような黒色粒子を圧力発生部材42に含ませなくても良い。
In each of the above embodiments, carbon powder is included in the
また、上記各実施形態では、基板WをX方向に移動させるとともに、レーザー光照射部60をY方向に移動させることによって相対移動を行っていたが、これに限定されるものではなく、レーザー光照射部60をステージ10に保持された基板Wに対してX方向およびY方向に相対移動させる種々の構成を採用することができる。例えば、基板Wを移動させることなく定位置に保持し、レーザー光照射部60のみをX方向およびY方向に移動させるようにしても良い。
In each of the above embodiments, the substrate W is moved in the X direction and the laser
また、金属ペースト43に代えて被射出材として粘度が0.1Pa・s以上1000Pa・s以下の接着剤(例えば、エポキシ樹脂系接着剤)を用いるようにしても良い。加熱された圧力発生部材42の体積膨張に起因した圧力によって接着剤を射出し、例えばセンサと半導体素子との接合部のような微小領域に塗布することができる。本発明に係る技術によれば、そのような微小領域に高価な接着剤を必要量だけ塗布することができ、無駄な接着剤の消費を抑制することが可能となる。
Further, instead of the
また、金属ペースト43に代えて金属粒を射出するようにしても良い。具体的には、上記各実施形態において、金属ペースト43に代えて複数の金属粒を分散させた高粘度材料を射出孔46に装填する。金属粒の材質や粒径は特に限定されるものではなく、金属粉末であっても良い。また、高粘度材料は0.1Pa・s〜1000Pa・sの粘度を有しており、例えば接着剤などを用いることができる。パターン形成処理を行うときには、多数の金属粒を含む高粘度材料が複数の射出孔46に装填された積層体Sと基板Wとを相対向させて配置する。そして、所定のパターンに沿って圧力発生部材42が加熱されると体積膨張による圧力が生じ、被射出材である金属粒を含む高粘度材料が射出される。射出された高粘度材料は基板Wの表面に付着し、当該表面に金属粒のパターンが形成される。なお、高粘度材料に金属粒を分散させるのに代えて、圧力発生部材42の層の上に直接金属粒を分散させ、それを射出孔46から射出するようにしても良い。
Further, instead of the
さらに、本発明に係る射出用シートSから金属ペースト43を半導体素子のインナーリードに繋がるようなパターンに射出し、その金属ペースト43によってアウターリードを形成するようにしても良い。すなわち、本発明に係る技術を用いて半導体装置のワイヤーボンディングを行うこともできる。
Furthermore, the
本発明は、基板上に各種電気配線のパターン形成を行う技術に好適に適用することができ、特に高粘度材料を用いてパターン形成を行うのに適している。また、本発明は、微細領域への接着剤の塗布や半導体装置のワイヤーボンディングにも好適に適用することができる。 The present invention can be suitably applied to a technique for forming various electric wiring patterns on a substrate, and is particularly suitable for performing pattern formation using a high-viscosity material. The present invention can also be suitably applied to application of an adhesive to a fine region and wire bonding of a semiconductor device.
1,1a パターン形成装置
3 制御部
5 射出装置
10 ステージ
20 ステージ移動機構
34 磁気ディスク
41 基材
42 圧力発生部材
43 金属ペースト
45 ノズルプレート
46 射出孔
50,150 支持搬送機構
60 レーザー光照射部
65 レーザー光走査機構
80 撮像カメラ
341 射出方向情報
S 積層体
W 基板
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記圧力発生部材に当接して設けられ、その内部に被射出材が装填された複数の射出孔を有する射出板と、
前記圧力発生部材に向けてレーザー光を照射して加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させるレーザー光照射手段と、
前記レーザー光の照射領域における中心位置を前記複数の射出孔のうちのレーザー光照射の対象となる照射対象射出孔の中心に対して偏倚させる照射位置偏倚手段と、
を備えることを特徴とする射出装置。 A supporting means for supporting a base material on which a pressure generating member that generates pressure when heated is laminated;
An injection plate provided in contact with the pressure generating member and having a plurality of injection holes in which an injection target material is loaded;
By irradiating the pressure generating member with laser light and heating, the pressure generating member generates a pressure due to volume expansion and injects the material to be injected toward an object disposed opposite to the injection plate. Laser light irradiation means for causing,
Irradiation position biasing means for biasing the center position in the laser light irradiation region with respect to the center of the irradiation target injection hole to be irradiated with laser light among the plurality of injection holes;
An injection apparatus comprising:
前記基材の表面に当接して設けられ、その内部に前記基材から近い順に加熱されることにより圧力を発生する圧力発生部材と被射出材とが装填された複数の射出孔を有する射出板と、
前記圧力発生部材に向けてレーザー光を照射して加熱することにより、当該圧力発生部材に体積膨張による圧力を生じさせて前記被射出材を前記射出板に対向配置された対象物に向けて射出させるレーザー光照射手段と、
前記レーザー光の照射領域における中心位置を前記複数の射出孔のうちのレーザー光照射の対象となる照射対象射出孔の中心に対して偏倚させる照射位置偏倚手段と、
を備えることを特徴とする射出装置。 A support means for supporting the substrate;
An injection plate that is provided in contact with the surface of the base material and has a plurality of injection holes in which a pressure generating member that generates pressure by being heated in the order from the base material and an injection target material are loaded. When,
By irradiating the pressure generating member with laser light and heating, the pressure generating member generates a pressure due to volume expansion and injects the material to be injected toward an object disposed opposite to the injection plate. Laser light irradiation means for causing,
Irradiation position biasing means for biasing the center position in the laser light irradiation region with respect to the center of the irradiation target injection hole to be irradiated with laser light among the plurality of injection holes;
An injection apparatus comprising:
前記照射位置偏倚手段は、前記レーザー光の照射領域における中心位置を前記照射対象射出孔の範囲内にて偏倚させることを特徴とする射出装置。 The injection apparatus according to claim 1 or 2,
The irradiation position biasing means biases the center position in the laser light irradiation region within the range of the irradiation target injection hole.
前記複数の射出孔ごとの射出方向の傾向を示した射出方向情報を格納する記憶手段をさらに備え、
前記照射位置偏倚手段は、前記射出方向情報に基づいた偏倚方向および偏倚量にて前記レーザー光の照射領域における中心位置を偏倚させることを特徴とする射出装置。 In the injection device according to any one of claims 1 to 3,
Further comprising storage means for storing injection direction information indicating a tendency of the injection direction for each of the plurality of injection holes,
The irradiation position biasing means biases the center position in the irradiation region of the laser light by a biasing direction and a biasing amount based on the emitting direction information.
前記射出板の前記複数の射出孔を撮像する撮像手段をさらに備え、
前記照射位置偏倚手段は、前記撮像手段による撮像結果に基づいた偏倚方向および偏倚量にて前記レーザー光の照射領域における中心位置を偏倚させることを特徴とする射出装置。 In the injection device according to any one of claims 1 to 4,
It further comprises imaging means for imaging the plurality of injection holes of the injection plate,
The irradiation apparatus according to claim 1, wherein the irradiation position biasing means biases a center position in an irradiation region of the laser light by a biasing direction and a biasing amount based on an imaging result by the imaging means.
前記照射位置偏倚手段は、前記照射対象射出孔からの被射出材の射出方向が前記射出板の法線方向から傾斜するように前記レーザー光の照射領域における中心位置を偏倚させることを特徴とする射出装置。 In the injection device according to any one of claims 1 to 3,
The irradiation position biasing means biases the center position in the laser light irradiation region so that the injection direction of the material to be injected from the irradiation target injection hole is inclined from the normal direction of the injection plate. Injection device.
前記圧力発生部材は、加熱されたときに昇華によって体積膨張を生じる樟脳を含むことを特徴とする射出装置。 The injection apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The injection apparatus according to claim 1, wherein the pressure generating member includes a camphor that causes volume expansion by sublimation when heated.
前記被射出材は、粘度が0.1Pa・s以上1000Pa・s以下の高粘度材料を含むことを特徴とする射出装置。 The injection apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The said injection material contains the highly viscous material whose viscosity is 0.1 Pa.s or more and 1000 Pa.s or less, The injection apparatus characterized by the above-mentioned.
前記レーザー光の照射領域における中心位置を前記複数の射出孔のうちのレーザー光照射の対象となる照射対象射出孔の中心に対して偏倚させる照射位置偏倚工程と、
を備えることを特徴とする射出方法。 A pressure generating member that generates pressure by being heated on the surface of the substrate is laminated, an injection plate having a plurality of injection holes loaded with an injection target material is brought into contact with the pressure generating member, and the pressure generating member A laser light irradiation step in which a pressure due to volume expansion is generated in the pressure generating member and the target material is injected toward an object disposed opposite to the injection plate by irradiating the laser beam toward the target and heating. When,
An irradiation position biasing step of biasing the center position in the laser light irradiation region with respect to the center of the irradiation target injection hole to be irradiated with laser light among the plurality of injection holes;
An injection method comprising:
前記レーザー光の照射領域における中心位置を前記複数の射出孔のうちのレーザー光照射の対象となる照射対象射出孔の中心に対して偏倚させる照射位置偏倚工程と、
を備えることを特徴とする射出方法。 An injection plate having a plurality of injection holes loaded with a pressure generating member that generates pressure when heated and a material to be injected is brought into contact with the surface of the substrate, and laser light is irradiated toward the pressure generating member. A laser beam irradiation step of causing the pressure generating member to generate a pressure due to volume expansion and injecting the material to be injected toward an object disposed opposite to the injection plate,
An irradiation position biasing step of biasing the center position in the laser light irradiation region with respect to the center of the irradiation target injection hole to be irradiated with laser light among the plurality of injection holes;
An injection method comprising:
前記照射位置偏倚工程では、前記レーザー光の照射領域における中心位置を前記照射対象射出孔の範囲内にて偏倚させることを特徴とする射出方法。 The injection method according to claim 9 or 10,
In the irradiation position biasing step, the center position in the laser light irradiation region is biased within the range of the irradiation target injection hole.
前記複数の射出孔ごとの射出方向の傾向を測定する測定工程をさらに備え、
前記照射位置偏倚工程では、前記測定工程での測定結果に基づいた偏倚方向および偏倚量にて前記レーザー光の照射領域における中心位置を偏倚させることを特徴とする射出方法。 The injection method according to any one of claims 9 to 11,
Further comprising a measuring step of measuring a tendency of the injection direction for each of the plurality of injection holes,
In the irradiation position biasing step, the center position in the laser light irradiation region is biased by a biasing direction and a biasing amount based on a measurement result in the measuring step.
前記射出板の前記複数の射出孔を撮像する撮像工程をさらに備え、
前記照射位置偏倚工程では、前記撮像工程での撮像結果に基づいた偏倚方向および偏倚量にて前記レーザー光の照射領域における中心位置を偏倚させることを特徴とする射出方法。 The injection method according to any one of claims 9 to 12,
Further comprising an imaging step of imaging the plurality of injection holes of the injection plate;
In the irradiation position biasing step, the center position in the laser light irradiation region is biased by a biasing direction and a biasing amount based on an imaging result in the imaging step.
前記照射位置偏倚工程では、前記照射対象射出孔からの被射出材の射出方向が前記射出板の法線方向から傾斜するように前記レーザー光の照射領域における中心位置を偏倚させることを特徴とする射出方法。 The injection method according to any one of claims 9 to 11,
In the irradiation position biasing step, the center position in the laser light irradiation region is biased so that the injection direction of the material to be injected from the irradiation target injection hole is inclined from the normal direction of the injection plate. Injection method.
前記圧力発生部材は、加熱されたときに昇華によって体積膨張を生じる樟脳を含むことを特徴とする射出方法。 The injection method according to any one of claims 9 to 14,
The injection method according to claim 1, wherein the pressure generating member includes a camphor that causes volume expansion by sublimation when heated.
前記被射出材は、粘度が0.1Pa・s以上1000Pa・s以下の高粘度材料を含むことを特徴とする射出方法。 The injection method according to any one of claims 9 to 15,
The said injection material contains the high viscosity material whose viscosity is 0.1 Pa.s or more and 1000 Pa.s or less, The injection method characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012116686A JP2013243301A (en) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Injection device and injection method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012116686A JP2013243301A (en) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Injection device and injection method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013243301A true JP2013243301A (en) | 2013-12-05 |
Family
ID=49843897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012116686A Pending JP2013243301A (en) | 2012-05-22 | 2012-05-22 | Injection device and injection method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013243301A (en) |
-
2012
- 2012-05-22 JP JP2012116686A patent/JP2013243301A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20170306495A1 (en) | Angled lift jetting | |
JP5714110B2 (en) | Substrate manufacturing apparatus and substrate manufacturing method | |
TWI571905B (en) | Pattern forming method and pattern forming device | |
JP2009536882A (en) | Deposition repair apparatus and method | |
TW201221265A (en) | Laser irradiation apparatus, laser irradiation method, and insulation film forming apparatus | |
JP5797277B2 (en) | Touch panel manufacturing method and substrate manufacturing apparatus | |
JP5606412B2 (en) | Pattern forming apparatus, pattern forming method, and pattern forming substrate manufacturing method | |
JP6156633B2 (en) | Thin film forming method and thin film forming apparatus | |
JP2013030571A (en) | Droplet discharge apparatus and droplet discharge method | |
JP5779123B2 (en) | Pattern forming method and pattern forming substrate manufacturing method | |
JP2015026655A (en) | Method and apparatus for forming thin film | |
US20160225800A1 (en) | Method and system of flattening a surface formed by sealant of packaging cover plate, and packaging method | |
JP6632300B2 (en) | Film forming apparatus and film forming method | |
JP2019130447A (en) | Film formation method, film formation device and composite substrate of forming film | |
JP2013243301A (en) | Injection device and injection method | |
WO2017006412A1 (en) | Shaping device and shaping method | |
JP6341635B2 (en) | Thin film forming method and thin film forming apparatus | |
JP2013038177A (en) | Droplet discharge device and inspection method | |
JP2014038951A (en) | Emission device and emission method | |
JP5782367B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing thermal radiation film | |
JP2014104385A (en) | Substrate manufacturing method and apparatus | |
JP2013201178A (en) | Injection sheet and production method therefor | |
JP2014036171A (en) | Substrate manufacturing method and thin film deposition device | |
JP2012151394A (en) | Injection device, pattern formation device, injection method, and pattern formation method | |
JP5682400B2 (en) | Printing device |