JP2013533104A - 表面形状の調節方法 - Google Patents

Abstract

例えば印刷すき間のばらつきの軽減のため、支持面を実質的に平坦にするなどのために、表面の形状を調節するための方法が説明される。最初に表面の形状が測定され、次いで形状を基準の形状に近付けるようにシム層が印刷され、層の厚さは、測定結果を使用して計算される。例えば、印刷すき間は、プリンタテーブルの表面と印刷ヘッドなどの印刷手段との間の距離からなる。印刷すき間が最初に測定され、その後に少なくとも１つのインク層が、測定された印刷すき間に基づいて選択された位置に印刷手段を使用して印刷される。インク層の厚さが、印刷すき間のばらつきを軽減するように選択される。いくつかの実施形態においては、その後に基板支持面をプリンタテーブル上に配置することができ、印刷による層が、プリンタテーブルと基板支持面との間に配置される。装置が、プリンタテーブルの表面の不整および印刷手段の取り付けにおける整列のずれの両方に起因する印刷すき間のばらつきを補償することができる。さらに、上述の方法によって製造されるプリンタテーブルも説明される。

Description

本発明は、表面の形状を調節する方法に関する。特に、この方法は、シート材料にコーティングを施すための装置や、実質的に平坦な表面を検査するための装置など、支持面上に搭載された被加工物の上方を移動するように構成された作業ヘッドを有する装置において有用である。そのような装置において、被加工物の表面が作業領域の全体にわたって作業ヘッドから一定の距離であることが好ましい。これは、例えば、コーティングが一様な厚さであることを保証するうえで役に立ち、あるいは作業ヘッドが被加工物の上方を移動するときに被加工物に正確に集中させられることを保証するうえで役に立つ。

例えば、フラットパネルディスプレイの製造において、スリットコータを、ガラス基板へとレジスト層を塗布するために使用することができる。スリットコータは、スリットと基板との間のすき間から加圧されたレジスト材料を絞り出す長くて真っ直ぐなバーであり、バーが基板を横切ってスライドし、レジストの薄い層を形成する。コーティングの良好な一様性を達成するために、すき間が重要である。したがって、テーブルが、通常は重たい花崗岩または同様の材料で製作されるが、アルミニウム、炭素繊維、または薄いセラミック材料などといったより軽い材料も、潜在的には使用可能である。

さらに、フラットパネルディスプレイは、レーザによって処理されることが多い。レーザ露光ヘッドは、通常はオートフォーカスを装備しているが、ヘッドとパネルとの間のすき間が実質的に一定に保たれることが好ましい。これは、オートフォーカスの探索領域を狭めることを可能にし、より良好な品質結果をもたらす。また、処理をより迅速かつ効率的に実行することができる。集束レーザおよび焦点の調節を有する撮像装置は、プリント基板の検査および補修のシステムならびに半導体の直接露光などといった他の用途においても使用されている。そのようなシステムにおいては、５０〜１００ミクロンの間の精度が必要とされることもしばしばである。典型的な焦点深度は、５０ミクロンである。被加工物は、典型的には１ｍｍ程度の厚さである。プリント基板の厚さを、焦点距離を設定するために検査の実行に先立って測定することができる。しかしながら、テーブルの形状のばらつきが、焦点距離の変更が必要であることを意味する。これが不要であれば、より単純かつより迅速になると考えられる。

そのような装置は大きくなり、大きくて丈夫な支持面またはテーブルを必要とする可能性がある。例えば、フラットパネルディスプレイにおいて、レジスト層を大きなガラス基板へと塗布することができ、その後にガラス基板をいくつかのディスプレイパネルへと切断することができる。ＰＣＢの検査において、典型的なテーブルサイズは７５０ｍｍ×７５０ｍｍである。表面が堅固でなければならないため、やはり厚くかつ重くなる可能性がある。現実的には、そのような大きな表面を完璧に平坦にすることは困難であり、さらには／あるいは支持面と作業ヘッドとの間のすき間が完璧に一様であることを保証することが困難である。

同様に、インクジェットプリンタなどの装置において、印刷の品質は、印刷ヘッドと基板の表面との間のすき間によって大きく影響される。印刷の分解能を高めるために、液滴が小さくされるにつれて、この印刷すき間（ｐｒｉｎｔ ｇａｐ）を減らす必要があり、印刷すき間がますます重要になってくる。小さな印刷すき間を維持するだけでなく、印刷すき間を一様に保つことが重要であり、そうでないと、印刷の品質が印刷領域の全体でばらつくことになる。大型のインクジェットプリンタにおける印刷すき間は、典型的には１．５ｍｍ程度である。印刷すき間について厳しい公差を有する大型の装置（例えば、３．２ｍ×１．６ｍの印刷領域）を製作することは、技術的に困難かつ高価である。

印刷すき間のばらつきは、基板を支持する表面の不整ならびに印刷ヘッドが基板の表面の上方を移動するときの印刷ヘッドを支持するキャリッジおよび他の支持構造体の整列の欠如の両方に起因する可能性がある。例えば、基板支持面が平坦でない可能性があり、あるいは特定の領域に沈下またはたわみを有する可能性がある。さらには、プリンタのキャリッジの移動の平面が、基板支持面の平面に対して正確には平行でない可能性があり、結果としてプリンタのテーブルの片側において他方の側よりも印刷すき間が大きくなる。

これまでのシステムおよび方法は、これらの不整の最小化および設置の問題への対処に注力してきた。例えば、基板支持面が可能なかぎり平坦であるように設計され、印刷ヘッドなどの作業ヘッドの整列の誤差が最小化されている。しかしながら、たとえ設置が正確であっても、すき間のばらつきが依然として１ｍｍ程度になりうることが明らかになっている。プリンタにおいて、そのような印刷すき間のばらつきは、特に高分解能の印刷において、視認できる印刷アーチファクトにつながる可能性がある。

さらなる手法は、印刷すき間のばらつきに対応するように印刷ノズルの発射のタイミングを調節することである。これは、特にシステムに関する問題（軸の整列の問題など）について役立つことができるが、例えば基板支持面のたわみに起因する印刷すき間のより小さなばらつきへの対処が困難である。さらに、必要な測定およびタイミングの調節により、印刷が遅くなる可能性があり、発射のタイミングだけでは、印刷すき間の大きなばらつきを補償するには不充分である。

本発明は、これらの問題を軽減する方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、表面の形状を必要な形状へと近付ける方法であって、表面の形状の測定値を取得するステップと、表面の形状を必要な形状へと近付けるためのシム層の厚さを、測定値に基づいて決定するステップと、シム層を表面へと適用するステップとを含み、シム層が、印刷ヘッドからシム層を印刷することによってもたらされる方法が提供される。

これは、例えば支持面の形状を調節して実質的に平坦にする簡単かつ正確な方法である。

シム層を、印刷ヘッドを表面の上方に取り付け、あるいは印刷領域において印刷ヘッドに対して表面を移動させることによって、表面へと直接印刷することができる。例えば前者の場合には、印刷ヘッドを作業ヘッドに隣接して取り付けることができ、例えばインクジェット装置をレーザ露光ヘッドの付近に取り付けることができる。

いくつかの用途においては、作業面をもたらすために上乗せ層が表面上に配置され、その場合には、代わりにシム層を作業面から離れて位置するプリンタによって上乗せ層へと印刷してもよい。上乗せ層を、印刷されたシムを一番上にして配置することができ、あるいは反対に、シム層を上乗せ層と表面との間に位置させることができる。必要な形状は、平坦な表面であってよく、シム層の厚さが、測定された形状におけるばらつきを軽減するように選択される。

あるいは、必要な形状が、表面と基準点との間の距離が一定である形状であってよい。例えば、表面と作業ヘッドとの間のすき間を、実質的に一定にする必要があり得る。そのような場合には、表面の形状の測定値が、表面と基準点との間の複数の位置における距離を含むことができる。例えば、表面が被加工物支持面である場合など、表面の上方に取り付けられた作業ヘッドを有する装置では、基準点が作業ヘッドの位置であってよい。作業ヘッドが表面の上方を移動する場合に、複数の位置の各々における基準点は、作業ヘッドの移動の平面内に位置する点である。これは、上述のように、作業ヘッドが印刷ヘッドである場合に一定の印刷すき間を保つことによって印刷品質を高めるなど、多くの用途において好都合である。

例えば、本方法が、焦点合わせのためにレンズを使用する装置において使用される場合、必要な形状は、被加工物の厚さを考慮に入れて、基準点と表面との間の距離がレンズの焦点距離であるように選択される。これは、被加工物の検査のための装置、または集束レーザなどの被加工物に処理を加えるための装置に当てはまると考えられる。

好ましくは、測定が、作業ヘッドに取り付けられ、あるいは作業ヘッドに隣接して取り付けられたセンサを使用して行われる。これは、すき間の直接的な測定をもたらす。必要な測定をもたらすためにオートフォーカスシステムを使用することも可能であると考えられる。これは、最小化が望まれる特性を使用するという利点を有し、追加のセンサを必要としないという利点も有する。

本方法が、例えば被加工物にコーティングを適用するための装置において使用される場合には、表面の形状を、被加工物と作業ヘッドとの間の距離の直接的な測定ではなく、装置によって適用されたコーティングの厚さの測定によって割り出すことができる。例えば、作業ヘッドは、スリットコータであってよい。これは、スリットの直線度または幅のばらつきなど、コーティングの均一性に影響を及ぼす可能性がある他の因子を考慮に入れることを可能にできる。

いくつかの実施形態においては、インクをシム層を印刷するために使用することができる。シム層の印刷に使用されるインクは、ＵＶ硬化型フリーラジカルインクであってよい。プリンタにおいて、インクは、基板への印刷に使用されるインクと同じインクであってよい。したがって、単一の印刷ヘッドを、印刷ヘッドまたは印刷に使用される流体の変更を必要とせずに、印刷すき間のばらつきの軽減および基板への像の印刷の両方に使用することができる。

他の実施形態においては、別々の印刷ヘッドおよび／または異なる印刷用流体を、シム層を形成するために使用することができる。特に、シム層を、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、または溶媒内の充てん材を使用して形成することができる。シム層は、好ましくは、任意の物質によって形成することができ、特に放射線（例えば、紫外、可視、赤外、または電子ビームの放射）、熱、化学反応、または溶媒によって固相へと変化することができる流体または液体によって形成することができる。層は、好ましくは印刷ヘッドによって配置されるが、該当の物質の薄い層を付着させるべく制御可能である任意の適切な機構を使用することが可能である。

好ましくは、本明細書に記載の実施形態において、表面の形状および／または必要なシムの厚さの測定を、装置が現場に設置された状態で行うことができ、結果として装置の場所または配置に起因する形状の特徴（例えば、床面の不整に起因する）をシムの作成において考慮に入れることができる。さらに、表面の形状の測定を、装置の寿命の最中の任意の時点において行うことができ、したがって現場での再較正が可能である。

本方法は、他の技術分野にも同様に適用可能である。本明細書に記載の技法を他の分野に適用することの利点は、当業者にとって明らかであろう。

別の態様によれば、プリンタテーブルの表面と印刷手段との間の距離を含む印刷すき間のばらつきを軽減する方法であって、印刷すき間を測定するステップと、測定した印刷すき間に基づいて、選択された位置におけるばらつきを軽減するように選択された厚さを有する少なくとも１つのインク層を、印刷手段を使用して印刷するステップとを含む方法が提供される。

この方法は、プリンタテーブルをこれまでに可能であったよりも小さなばらつきの範囲内で実質的に平滑にすることを可能にできる。プリンタ自身の軸を使用して測定を行うことによって、軸誤差に起因する印刷すき間の誤差が、テーブルの平坦性の誤差と同様に考慮される。

好ましい実施形態においては、この方法が、プリンタテーブルとは別の基板支持面を用意するステップと、少なくとも１つの層を印刷した後でプリンタテーブル上に基板支持面を配置するステップとをさらに含み、基板支持面が、少なくとも１つの層が基板支持面とプリンタテーブルとの間に配置されるように配置される。すなわち、層が、プリンタテーブル上に基板支持面を支持するように配置される。

好ましくは、基板支持面が、金属薄板からなり、好ましくは１ｍｍ程度の厚さを有するアルミニウム板からなる。

一実施形態においては、少なくとも１つのインク層が、プリンタテーブルの表面に印刷される。この実施形態においては、印刷すき間を測定し、測定段階において検出されたばらつきを軽減するように印刷による層を直接適用することができる。

別の実施形態においては、少なくとも１つのインク層が、基板支持面へと印刷される。この場合には、印刷すき間を印刷領域の全体または一部において測定でき、印刷による層を、別の工程にて基板支持面の下面へと適用することができる。印刷工程は、好ましくはすき間の測定を行ったプリンタと同じプリンタによって実行されるが、印刷による層を、別の印刷装置を使用して基板支持面へと適用してもよい。

きわめて好ましい実施形態においては、印刷すき間の測定が、プリンタテーブルまでの距離を測定するために印刷手段にセンサを設けるステップを含み、好ましくはセンサがレーザセンサまたは誘導センサを備える。センサを印刷手段（例えば、印刷ヘッド）または印刷ヘッドを保持するキャリッジに取り付けることは、実際の印刷すき間をより高い精度で割り出すことを可能にできる。特に、印刷テーブルの平滑さ以外の要因に起因（例えば、印刷軸の整列ずれまたはフレームの設置における問題に起因）する印刷領域における印刷すき間のばらつきが、表面の形状そのもののばらつきによって生じるばらつきに加えて、自動的に考慮される。

別の実施形態においては、印刷すき間の測定が、画像化技術を使用してプリンタテーブルの表面の三次元画像を製作するなど、プリンタテーブルの形状を測定するための他の技法を備えることができる。

好ましくは、印刷すき間の測定が、印刷手段をプリンタテーブルの印刷領域を横切って移動させ、センサを使用して印刷領域全体の印刷すき間を測定するステップを含む。すなわち、印刷手段が、測定値の取得を可能にするために、通常はプリンタテーブルの物理的な寸法よりも小さい印刷領域を横切って走査される。好ましくは、印刷ヘッドキャリッジ、ベルト、およびモータなどの印刷に使用される装置の構成要素を、印刷手段（したがって、センサ）で印刷領域全体を走査するために使用することができる。

いくつかの実施形態においては、印刷すき間の測定が、プリンタテーブル上にカバーシートを配置し、印刷手段からカバーシートまでの距離を測定するステップを含み、好ましくはカバーシートが金属薄板からなる。これは、例えばセンサが測定値を割り出すために導電性の表面を必要とする誘導センサである場合に、有用であり得る。カバーシートは、基板支持面であってもよい。

好ましくは、本方法が、印刷すき間を所定の距離へと減らすために選択された位置に１つ以上のインク層を印刷するステップを含む。選択された位置は、距離の測定が現時点において行われている位置を含むことができる。あるいは、距離の測定値を、測定が行われた印刷テーブル上または印刷領域内の位置の指示と一緒に記録および保存することができる。次いで、これらの保存された測定値を、印刷すき間のばらつきを補償するための印刷による適切な高さの層を生成するために使用することができる。

一実施形態においては、所定の距離が、印刷手段と印刷テーブルとの間で測定される最小の印刷すき間からなる。すなわち、印刷領域内のすべての点における印刷すき間を、測定された最小のすき間へと減らすことができる。

好ましくは、所定の距離が、プリンタテーブルの印刷領域の全体にわたって一定である。

好ましい実施形態においては、印刷すき間が、１ｍｍ未満、好ましくは０．５ｍｍ未満、好ましくは約０．１ｍｍのばらつきにて所定の距離へと減らされる。したがって、印刷面の平滑さにおいて、これまでに可能であったよりも高い精度を達成することができる。

きわめて好ましい実施形態においては、インク層が、間隔を空けて位置する複数の部分からなる不連続な層を含む。例えば、層は、複数の個別のスペーサを備えることができる。各々のスペーサが、互いに重ねられた１つ以上のインク層を含む。スペーサは、好ましくは薬用ドロップ（ｌｏｚｅｎｇｅ）またはピル（ｐｉｌｌ）の形状であるが、円形または矩形であってよく、あるいは任意の好ましい形状を有することができる。あるいは、スペーサが、印刷すき間のばらつきを減らすための必要性に応じて、異なる形状および表面積であってもよい。

好ましくは、間隔を空けて位置する部分が、直径が２０ｍｍ未満、好ましくは、約１０ｍｍである表面積を各々が有する複数のスペーサからなる。

好ましい実施形態においては、複数のスペーサが、格子のパターンにて印刷される。スペーサの格子が、基板支持面を支持し、プリンタテーブルの形状のばらつきならびに印刷装置の設置に起因するばらつきに適応することによって表面の形状を平坦に保つ。

好ましい実施形態においては、格子パターンが、３０ｍｍ未満（好ましくは、約１５ｍｍ）の格子間隔を有する。この密度のスペーサの格子が、約１０ｍｍのスペーサの直径と相俟って、スペーサ間のたるみを生じることなく基板支持面を支持できることがわかっている。

好ましくは、真空穴が、プリンタテーブルおよび基板支持面に設けられる。真空穴は、基板支持面上の基板に負圧を加えて基板を表面へとしっかりと保持することを可能にする。プリンタテーブルにおける穴のパターンは、基板支持面における穴のパターンと異なってよい。例えば、より小さな穴のより高密度なアレイを、基板支持面に設けることができる。

きわめて好ましい実施形態においては、複数のスペーサが、プリンタテーブルおよび基板支持面の真空穴を塞ぐことがないように配置される。

好ましくは、プリンタテーブルと基板支持面との間の真空の喪失を減らすために、印刷によるスペーサの格子の辺を巡って縁が印刷される。縁は連続的であってよいが、好ましくはプリンタテーブル上の基板支持面の平坦さを維持するために、近傍のスペーサと同じ高さであるように印刷される。したがって、スペーサが存在せず、基板支持面がプリンタテーブル上に直接位置するいくつかの領域においては、縁を印刷する必要がない可能性がある。

さらなる態様によれば、少なくとも１つの印刷手段と、プリンタテーブルと、印刷手段とプリンタテーブルとの間の印刷すき間を測定するための手段と、測定された印刷すき間に基づいて、選択された位置に制御可能な厚さの少なくとも１つのインク層を印刷するように、印刷手段を制御するための手段とを備える印刷装置が提供される。

好ましくは、この装置が、基板支持面をさらに備える。基板支持面を、少なくとも１つのインク層を間に位置させつつプリンタテーブル上に配置することができる。

好ましくは、印刷すき間を測定するための手段が、印刷手段へと取り付けられたセンサを備える。一実施形態においては、センサが、誘導センサを備える。別の実施形態においては、センサが、レーザセンサを備える。レーザセンサは、印刷すき間のばらつきが正しく補償されていることを確認するために、印刷後に少なくとも１つのインク層の高さおよび寸法を割り出すことを可能にできる。

さらなる態様によれば、基板をプリンタの印刷ヘッドに対して支持するためのプリンタテーブルであって、プリンタテーブル表面と、プリンタテーブル表面上に配置された基板支持面と、プリンタテーブル表面と基板支持面との間に配置されたシム層とを備えており、シムが、印刷による少なくとも１つのインク層を含み、基板支持面を実質的に平坦な表面として支持するように構成されているプリンタテーブルが提供される。

好ましい実施形態においては、基板支持面を実質的に平坦な表面として支持することが、基板支持面と印刷ヘッドとの間に実質的に一定の距離を保つように基板支持面を支持することを含む。

好ましくは、基板支持面の平面からのばらつきが、１ｍｍ未満、好ましくは０．５ｍｍ未満、好ましくは０．１ｍｍ未満である。

きわめて好ましい実施形態においては、シムが、複数のスペーサからなり、好ましくは各々のスペーサが２０ｍｍ未満の直径を有し、好ましくは約１０ｍｍの直径を有する。

好ましくは、スペーサが格子パターンに配置され、好ましくはプリンタテーブルおよび基板支持面の真空穴を塞ぐことがないように配置される。

一実施形態においては、基板支持面が、好ましくは約１ｍｍの厚さを有する金属材料の薄板からなり、好ましくは薄板がアルミニウムからなる。

さらなる態様によれば、表面の形状のばらつきを軽減する方法であって、表面の形状を測定するステップと、測定された形状に基づき、選択された位置に少なくとも１つのインク層を、印刷ヘッドから印刷するステップとを含み、層の厚さが、表面の形状のばらつきを軽減するように選択される方法が提供される。

上述のように、本方法は、印刷のための表面の提供に特に適用可能であるが、同じ方法を他の表面のためにも使用することができる。例えば、本明細書に記載の方法を、顕微鏡または他の精密な器具のための平坦面をもたらすために使用することができ、その場合には、印刷ヘッドを、好ましくは表面の上方での顕微鏡の移動に使用される支持構造体と同じ支持構造体にて、表面の上方に浮かせることができる。

好ましくは、表面の形状のばらつきの軽減が、表面の平滑さの向上を含む。

好ましくは、表面の形状のばらつきの軽減が、基準点と表面との間の測定距離のばらつきの最小化を含む。

好ましい実施形態においては、表面の形状のばらつきの軽減が、基準点と表面との間の測定距離のばらつきの最小化を含む。好ましくは、基準点が、印刷ヘッドの位置を含む。これは、表面の平滑さまたは平坦さの向上ならびに表面の上方の印刷ヘッドの取り付けの高さのばらつきの補償の両方を取り入れることができる。

さらなる態様によれば、表面の形状を基準の形状に近付ける方法であって、表面の形状を測定するステップと、表面の形状を基準の形状に近付けるようにシム層を印刷ヘッドから印刷するステップと、シム層の上方に上乗せ層を設け、表面を覆う作業面をもたらすステップとを含む方法が提供される。

好ましくは、表面の形状の測定が、複数の点において表面と表面の上方に取り付けられた印刷ヘッドとの間の距離を測定することを含む。

基準の形状は、好ましくは実質的に平坦または平面的な表面を含む。しかしながら、基準の形状は、表面の上方の印刷ヘッドの取り付け高さのばらつきなどの因子を考慮するために、平面的な表面からの何らかの変化を含んでもよい。上述のように、複数の個別のスペーサを含むことができるシム層を、表面そのものへと印刷でき、あるいは上乗せ層の下面に印刷することができる。

さらなる実施形態においては、基準の形状を、表面上に配置される印刷対象の物品に応じて変化させることができる。例として、物品が一端が他端よりも厚いくさび形の３Ｄ物体である場合に、シム層を、物体の表面が印刷ヘッドから一定の距離に保たれるよう、反対向きの補償用のくさびをもたらすように印刷することができる。

上述のように、作業用の層は、印刷のために基板を配置することができる層であってよい。あるいは、作業用の層が、顕微鏡などの他の器具のための表面をもたらすことができる。

本発明は、添付の図面を参照して本明細書において実質的に説明されるとおりの方法および／または装置に及ぶ。さらに本発明は、プリンタテーブル、本明細書に記載の方法を使用して製造される表面またはシム層、ならびに本明細書に記載の方法および装置を使用して製造される印刷物にも及ぶ。

本発明の一態様におけるいずれの特徴も、任意の適切な組み合わせにて本発明の別の態様へと適用することが可能である。特に、方法の特徴を、装置の態様へと適用することができ、その逆も然りである。

本発明の実施形態を、図面を参照して以下で説明する。

印刷すき間のばらつきに起因して生じうる印刷アーチファクトの概略図である。 印刷すき間のばらつきに起因して生じうる印刷アーチファクトの概略図である。 一実施形態によるプリンタテーブルの概略図である。 図２に示したプリンタテーブルのさらなる分解図である。 一実施形態による複数の印刷されたシムを示している。 一実施形態による検出モードのプリンタの概略図である。 一実施形態に従って調節された基板表面を有するプリンタの概略図である。 一実施形態によるスリットコータを示している。 一実施形態によるフォトレジストレーザ処理システムの概略図である。 本明細書に記載のシステムのさらなる実施形態を示している。 本明細書に記載のシステムのさらなる実施形態を示している。

図１ａおよび図１ｂが、プリンタのノズルと基板の表面との間の印刷すき間のばらつきに起因して生じうる印刷画像における印刷アーチファクトを示している。図１ａが、１．２ｍｍの印刷すき間にて１．４ｍ／ｓの線速度で印刷された文字列１１０の一部分を示している。図１ｂが、同じ印刷速度で、しかしながら２．５ｍｍの印刷すき間にて印刷された文字列１１２の一部分を示している。印刷すき間が大きいほど、余滴（Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｄｒｏｐｓ）が明らかであり、エッジの鋭さが低下している。

本明細書に記載のシステムおよび方法の実施形態は、このようなアーチファクトを減らすために、印刷領域におけるすき間のばらつきを測定し、このデータを使用して変化する厚さのシムを「印刷」することによって、印刷すき間の一様性を高めることを目的とする。

ＵＶ硬化インクジェットプリンタが、任意の厚さのシムの印刷を、インクが繰り返しの手順にて印刷および硬化させられるようにシムを一連の層にて積み上げることによって行うことができる。印刷データが、シムの上面が印刷ヘッドに対して一様なすき間を呈するように構成される。印刷されたシムの上面を、プリンタの作業面として使用することができるが、作業面をもたらすためにシムの上へと薄い上部シートを配置することが好ましい。この上部シートは、例えば厚さ１ｍｍのアルミニウム薄板であってよい。シムを、プリンタそのものによってその場で印刷することができ、したがって作業をいつでも行うことができ、特にプリンタを最終的な作業場所に設置した後で行うことができる。これは、台座のひずみを補償する役に立つ。

現場の最終的な装置についてばらつきを測定することで、印刷ヘッドから基板の支持部までのすき間について積み上がる種々の公差の原因を、すべて考慮することができる。

インクジェットプリンタ用のテーブルの上面は、通常は印刷対象の基板について真空による保持を提供するための穴で覆われる。シムを、真空穴が塞がれないように一致する穴を有するように容易に構成することができる。上部シートも、印刷対象の基板を保持するように一連の真空穴を有する必要がある。シムを、一連の分かれた「ピル」として形成することが好ましく、これは空気がテーブルの上面と上部シートとの間のすき間においてテーブルの全体をテーブルに沿って流れることを可能にする。「ピル」を、テーブルまたは上部シートの真空穴を塞ぐことがないように配置することができる。さらに、シムを一連の分かれた「ピル」として維持することは、補修のためにピルの一部を除去することをより容易にする。

シムの領域間の間隔は、上部シートの剛性に応じて決まり、きわめて柔軟な上部シートが使用される場合には、上部シートの適切な支持を確保するために、シムの領域間のすき間を小さくすべきである。我々は、厚さ１ｍｍのアルミニウム製の上部シートにおいて、１５ｍｍの格子間隔での直径１０ｍｍの「ピル」が良好に機能することを発見した。

シムが分かれた領域として印刷される場合、真空による保持を弱めると考えられるテーブルの側方からの空気の流れを減らすために、上部シートについて切れ目のない縁を印刷することが有用である。

シムを、テーブルそのものへと印刷することができ、あるいは上部シートの下面に印刷することができる。上部シートの下面への印刷は、シムが傷んだ場合に、シムを備えた新しい上部シートを比較的容易に製造できるという利点を有する。上部シートは、いくつかの部分からなってよく、あるいは単一の部品であってよい。テーブルへの印刷の場合には、傷んだシムの領域を、補修の前にこすり落とす必要があると考えられる。

本明細書に記載の装置の特定の実施形態が、図２および図３に概略的に示されている。図２が、起伏のあるテーブル表面２１０を示しており、このテーブル表面２１０へとさまざまな高さのスペーサ２１２が印刷されている。印刷された各々のスペーサ２１２の高さが、テーブル表面２１０の高さのばらつきに対処する。印刷されたスペーサ２１２が、上部スキン２１４または基板支持面を支持し、基板を支持するためにスキン２１４を水平かつ平坦に維持する。

図３が、上述のとおりの基板支持面２１４の下方の流体の流れを可能にするためにスペーサ２１２が複数の別個の「ピル」を備える旨をさらに示している。さらに、基板支持面２１４は、表面２１４への基板の固定を促進する真空穴２１６を備えている。さらなる真空穴がテーブル２１０に設けられ（図示されていない）、真空源へと接続される。

テーブル２１０に設けられる真空穴は、支持面２１４に設けられる真空穴よりも少なくてよいが、支持面２１４に設けられる真空穴よりも大きくてよい。テーブルの真空穴は、単に真空の圧力を基板支持面２１４へと通すことができればよい。しかしながら、基板支持面２１４の真空穴２１６は、基板をよりしっかりと表面に保持する必要があると考えられ、特に柔軟な基板において、より小さい穴の密集したアレイが好都合となりうる。

次に、印刷装置にシムを適用する一実施形態によるプロセスを説明する。

印刷装置が、最初に好ましくは最終的な場所に設置され、例えばプリンタテーブルの足を調節することによってプリンタテーブルが可能なかぎり平坦であることを保証するために物理的に調節される。この実施形態においては厚さ１ｍｍのアルミニウム薄板を備える基板支持面をプリンタテーブル上に配置し、所定の位置に固定することができる。次いで、印刷ヘッドが、基板支持面の上方のプリンタキャリッジなどの支持手段に取り付けられる。

センサが、印刷キャリッジ上の印刷ヘッドの隣に取り付けられる。センサは、誘導センサを備えるが、レーザセンサまたは印刷すき間を測定するための任意の他の適切な手段であってよい。センサは、センサによって集められるデータを受信し、処理し、保存するためのコンピュータなどのデータ処理装置に接続される。

最初に印刷領域に対するセンサの位置が較正される。これを、単純に、センサが取り付けられた印刷ヘッドの位置に関する印刷装置からの位置情報を使用することによって行うことができる。あるいは、位置を、基板支持面の穴など、印刷領域内の公知の位置を有するアーチファクトの位置および向きを検出すべくセンサを使用することによって割り出すことができる。

ひとたびセンサの位置が較正されると、プリンタキャリッジが、印刷領域の全体をセンサによって走査できるよう、印刷領域を横切って移動させられる。センサが、印刷領域の全体について印刷すき間、すなわち基板支持面までの距離を割り出し、このデータをデータ処理装置へと送信する。好ましくは、距離が、形状のばらつきを細かく補正することができるよう、表面全体にわたる点の緻密なアレイにおいて計算される。

データ処理装置は、基板支持面およびプリンタテーブルのあらゆる真空穴の位置に関する情報を記憶する。データ処理装置は、センサからの測定結果および真空穴の位置に関する記憶済みのデータを使用し、印刷すき間のばらつきを補正することができる必要なスペーサの高さおよび位置を計算する。複数のスペーサが、テーブルのうちの支持が必要な領域における格子パターンに設計される。パターンの配置は、センサとプリンタノズルとの間の距離を考慮に入れるように調節される。

次いで、必要なスペーサのパターンがプリンタへと伝えられる。プリンタが、プリンタキャリッジおよび印刷ヘッドを制御し、インクの複数の層を塗布することによってスペーサをデータ処理装置によって計算された高さまで作り上げる。インクは、好ましくはＵＶ硬化インクであり、スペーサの各層が塗布後にＵＶ線によって硬化させられる。

この実施形態においては、スペーサが、基板支持面の裏面へと印刷される。スペーサが印刷された後で、基板支持面が、スペーサがプリンタテーブルと基板支持面との間に配置されるようにひっくり返される。この構成は、例えば場所の移動などのプリンタ設備の変更の場合に、プリンタテーブルの変更を必要とすることなく、プリンタテーブルからのスペーサの除去を必要とせずに、スペーサを新たな基板支持面へと印刷でき、プリンタのすき間を再び一定にできることを意味することができる。

最終的な確認の工程において、印刷されたスペーサによって表面を平坦な形状に保持するための正しい支持がもたらされることを保証するために、プリンタテーブルへの設置後に基板支持面をセンサによって走査することができる。

別の実施形態においては、レーザセンサを印刷すき間を測定するために使用することができる。この実施形態においては、印刷ヘッドとプリンタテーブルとの間の距離を、導電性の基板支持面を必要とすることなく直接測定することができる。これにより、上述の方法の検出および印刷の工程を、単一の工程へと組み合わせることができる。例えば、印刷すき間を、印刷領域内の１つの列について検出でき、次いで印刷ヘッドを、印刷すき間のばらつきを補償するように直接作動させることができる。この実施形態においては、スペーサをプリンタテーブルへと直接印刷することができる。次いで、基板支持面を印刷されたスペーサの上に置くことができる。

図４が、一実施形態によるプリンタテーブルの一部分に印刷された複数のシムを示している。図４に示されるように、シムは、格子パターンの別個のスペーサとして印刷される。シム４１０の明るい色の領域は、おそらくは数層分の厚さしかない薄いシムを備えている。暗い色のシム４１２は、より厚く、多数の印刷による層を備えている。さらに図４は、プリンタテーブルの辺に沿って印刷された縁４１４を示しており、縁４１４は、空気が基板支持面の下方から漏れることによって引き起こされる可能性がある真空の喪失を防止するための空気の堰として機能する。縁４１４の厚さも、その地点における印刷すき間に応じて変化することに、注意すべきである。

図５ａおよび図５ｂが、一実施形態による印刷の設定を示している。図においては、印刷すき間のばらつきおよびシムのサイズが、分かり易くするために誇張されている。図５ａは、起伏のある表面５１２を有するプリンタテーブル５１０を有するプリンタを示している。印刷ヘッド５１８が、印刷キャリッジ５１４に取り付けられ、プリンタテーブル５１０の上方の印刷軸５１６に支持されている。この実施形態においてはレーザセンサであるセンサ５２０が、印刷ヘッド５１８の隣で印刷キャリッジ５１４に取り付けられている。図５ａに示されている検出モードにおいて、センサ５２０がプリンタテーブルの表面５１２の上方を通過し、印刷ヘッド５１８とテーブルの表面５１２との間の印刷すき間を測定するために使用される。印刷軸５１６は、真っ直ぐではない。

測定結果が保存され、図５ｂに概略的に示されるように基板支持面５２２の下面に格子状のパターンの複数のシム５２４を印刷するために、上述のように使用される。図５ｂに示した実施形態においては、センサ５２０が、ひとたびシム５２４が印刷されたならば印刷キャリッジ５１４から取り除かれる。

上述のように、本明細書に記載の方法およびシステムを、さまざまな異なるシステムとともに使用することができ、そのうちのいくつかを、以下でさらに詳しく説明する。後述される具体的な例に加え、説明される技法を、支持面を必要な形状に正確に一致させることが有利である幅広い範囲の技術分野に使用できることを、当業者であれば理解できるであろう。特に、本明細書に記載の技法を、作業面の平坦な形状からのばらつきを減らすために使用することができる。

本明細書に記載の実施形態のいずれにおいても、印刷によるシムを、複数の段々と薄くなる層にて形成することができる。これは、より厚い層を最初に配置して、所望の形状の近似をより迅速にもたらすことを可能にできる。その後に、より薄い層を、少なくともシムの特定の領域に配置して、シムの形状により高い精度を達成することができる。

スリットコータ
ＬＥＤ、ＬＣＤ、またはプラズマスクリーンなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造における重要な工程が、ガラスなどの基板への「レジスト」層の塗布である。

レジスト層を、約２ｍの長さのスリットを備えることができるスリットコータを使用して、基板へと配置することができる。次いで、レジスト層を、例えばさらに詳しく後述されるようにレーザへと曝すことによって処理することができる。レジスト層の一例は、有機ＬＥＤのための活物質であってよい。

レジスト層が付着させられる基板は、一般に、１つのＦＰＤよりもはるかに大きい。例えば、約５ｍ^２またはそれよりも大きいガラス基板を処理およびコーティングした後で、いくつかの部分へと切り分けて、個別のＦＰＤスクリーンを形成することができる。

図６が、ガラス板などの基板６１２が配置される被加工物支持面６１０を備えている一実施形態によるスリットコータを示している。スリットコータ６１４が、基板６１２へとレジスト材料の薄い層６１６を付着させるために、基板６１２の上方を移動する。

当業者であれば理解できるとおり、スリットコータ６１４によって付着させられるコーティングの厚さは、スリットと基板６１２との間のすき間に依存し、スリットと基板６１２との間のすき間は、支持面６１０の高さのばらつきに影響される。コーティングについて所望される典型的な厚さは、約０．１マイクロメートル〜約１０マイクロメートルであり得る。

本明細書に記載の技法を、スリット６１４と基板６１２との間のすき間のばらつきを最小化すべくシム層を印刷するために使用することができる。さらに、シム層を、スリットが正確には真っ直ぐでない可能性（コーティングされるレジスト層の厚さのばらつきの原因となりうる）を考慮するように印刷することができる。

支持面上の種々の地点において必要なシム層の厚さを割り出すために、最初にテストのレジスト層を基板へと印刷することができる。次いで、テスト層の厚さのばらつきを使用して、レジスト層の一様なコーティングを保証するために各々の地点において必要な「補正」を割り出すことができ、その後にシムを相応に印刷することができる。

シム層を、上述した方法のいずれかによって印刷することができる。また、これらの技法を、基板へと材料の一様な層を塗布するためにスリットコータが使用される任意の装置に適用できることを、当業者であれば理解できるであろう。

さらなる例は、フィルタの色の一様性を保証するために着色材料の一様な層を基板へと適用することがきわめて望ましい基板への色フィルタの適用であってよい。

フォトレジストのレーザ処理
図６に示した実施形態から続くさらなる実施形態において、レーザを、基板に配置されたレジスト層へと適用することができる。レーザ処理の工程により、レジスト層を選択的に「固定」することができる。層のうち、レーザによる固定が行われなかった領域（あるいは反対に、レーザに曝された領域）を、後に例えば浸食によって基板から取り除き、所望の領域または所望のパターンにのみレジスト材料を残すことができる。

図７が、この実施形態によるフォトレジストのレーザ処理システムの概略図である。支持面７１８が、格子パターンに配置された複数のスペーサの形状で支持面７１８上に印刷されたシム層７１４を有する。支持面７１８の粗さは、説明の目的のために大いに誇張されている。シム層が、レジスト材料で覆われたＦＰＤ７１６が配置されるさらなる支持面７１２によって覆われている。シム層７１４が、レーザがＦＰＤの表面の上方を移動するときにレーザモジュール７１０がＦＰＤ７１６から一定の距離に取り付けられているように配置されている。

上述のように、レーザモジュール７１０に収容されるレーザは、焦点可変のレーザであってよいが、ＦＰＤからレーザまでの距離のばらつきを最小化することで、レーザにおいて必要な焦点の調整の量を減らすことができる。これは、レーザ処理の精度を高めることができ、レーザ処理の実施の速度も高めることができる。さらに、ひとたびシムがＦＰＤとレーザとの間の距離のばらつきを最小化するように配置されたならば、不断の測定およびレーザの焦点の調整の必要性を減らすことができるため、レーザが表面の上方を移動するときにＦＰＤまでの距離を測定する必要性を減らすことができる。

ＰＣＢの検査および補修
さらなる実施形態においては、本明細書に記載の方法および技法を、プリント基板（ＰＣＢ）の検査および補修の分野においても使用することができる。この技法を実施することができる装置の例が、図８ａおよび図８ｂに示されている。

検査および／または補修のためのＰＣＢ８１２を配置することができるＰＣＢ支持面８１０が設けられている。線走査カメラ８１６などの撮像装置を、ＰＣＢの高分解能の画像をもたらすために使用することができ、次いでこの画像を画面８１４に表示することができる。印刷によるシム層を、ＰＣＢ８１２を撮像装置８１６から一定の距離に支持するために、支持面８１０の下方または支持面８１０上に使用することができる。ＰＣＢを、図８ａに示されるように水平な配置に支持することができ、あるいは水平から斜めに支持することができる（作業者にとってより便利であり得る）ことに、注意すべきである。装置は、撮像装置に加え、あるいは撮像装置に代えて、ＰＣＢの欠陥を補修するための装置を備えることができる。

図８ａおよび図８ｂに示したようなシステムは、約７．５マイクロメートルにもなる細かさの線およびすき間のパターンを有するＰＣＢなど、超高精度のＰＣＢの検査および補修を可能にできる。

撮像装置は、きわめて細かい線を正確に捕らえることができる同軸ダウンロードおよびリング状拡散の両方の照明を有するテレセントリック光学系を備えることができる。

当業者であれば理解できるとおり、撮像装置または補修装置とＰＣＢとの間の距離のばらつきを最小化するためのシム層の追加により、撮像システムによる焦点合わせの必要を減らして撮像の速度および精度を高めることができ、さらには補修の精度を高めることができる。

さらに、印刷またはレーザ処理されるＰＣＢについて、本明細書に記載のとおりのシム層を備えるテーブルを、ＰＣＢと印刷ヘッドまたはレーザとの間の一定の距離を維持するためにも使用できることに、注意すべきである。これにより、ＰＣＢの精度を高め、後のＰＣＢの検査および補修の必要を減らすことができる。

ＦＰＤの線測定
さらなる実施形態においては、本明細書に記載のシステムおよび方法を、ＦＰＤの線測定に使用することができる。ＦＰＤの大型化および解像度の向上により、より高い寸法測定能力および精度が、フォトマスクの製造に使用される測定システムについて必要とされる。

高精度の装置を、ＬＣＤパネル、カラーフィルタ、プリント基板、などのフォトマスクの線幅、ならびにＬＣＤパネルのレジストパターンの線幅を測定するために用意することができる。測定される線幅は、約２ｍ^２またはそれよりも大きい領域の全体にわたって約１０ナノメートルの繰り返し性を有する可能性がある。本明細書に記載の技法を、高分解能の光学系を備えることができる測定システムに対して一定の距離を有する作業面をもたらすために使用することができる。

薄膜太陽電池
別の実施形態においては、本明細書に記載の方法および装置を、薄膜太陽電池の製造および測定に使用することもできる。そのようなシステムにおいては、光起電材料の薄い層（数ナノメートル〜数マイクロメートルの厚さ）が、基板上に成膜される。基板への一様な成膜を保証するために、上述のとおりの印刷によるシム層が、基板と成膜装置との間に一定のすき間をもたらすうえで有用となりうる。

成膜後に、基板の厚さを確認し、何らかの誤差を特定することが好ましい。上述の撮像技法などの撮像技法にとっても、基板を撮像装置から一定の距離に支持することが有利である。

本明細書に記載の発明を、本明細書において具体的には詳述していない他の多数の用途に適用できることを、理解できるであろう。例えば、本明細書に記載のシステムおよび方法を、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）のノズル印刷の精度を高めるために使用することができる。同様に、本明細書に記載の技法を使用してＯＬＥＤへとコーティングを塗布することができる。ＯＬＥＤを、例えば、フラットパネルディスプレイまたは照明ディスプレイの分野に使用することができる。

本発明を、あくまでも例として説明したが、本発明の技術的範囲において細部の変更が可能であることを、理解できるであろう。或る実施形態の特徴を他の実施形態に適用してもよいことは、当業者にとって明らかであろう。本明細書ならびに（妥当であれば）特許請求の範囲および図面に開示の各々の特徴を、別個独立に備えることができ、あるいは任意の適切な組み合わせにて備えることができる。

Claims (29)

1. 装置の被加工物支持面の形状を必要な形状へと近付ける方法であって、
   表面の形状の測定値を取得するステップと、
   表面の形状を必要な形状へと近付けるためのシム層の厚さを、前記測定値に基づいて決定するステップと、
   シム層を表面へと適用するステップと
   を含み、
   シム層が、印刷ヘッドからシム層を印刷することによってもたらされる、方法。
2. 前記シム層を表面へと直接印刷するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記シム層が、少なくとも１つのインク層を含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記シム層が、間隔を空けて位置した複数の部分を含む不連続な層を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記間隔を空けて位置した部分が、複数のスペーサを含み、前記スペーサが格子パターンにて印刷されている、請求項４に記載の方法。
6. 上乗せ層を用意するステップと、前記上乗せ層を表面上に配置して作業面をもたらすステップとを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 前記シム層を前記上乗せ層へと印刷するステップを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記シム層が、前記装置から離れて位置するプリンタによって印刷される、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. 前記シム層が、前記表面と前記上乗せ層との間に設けられる、請求項６、７、または８に記載の方法。
10. 前記必要な形状が、平坦な表面であり、前記シム層の厚さが、前記測定された形状におけるばらつきを軽減するように決定される、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. 前記表面の形状の測定値が、表面と基準点との間の複数の位置における距離を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記基準点が、表面の上方に取り付けられたセンサの前記複数の位置の各々における場所を含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記基準点が、表面の上方に取り付けられた作業ヘッドの前記複数の位置の各々における場所を含む、請求項１１に記載の方法。
14. 作業ヘッドまたはセンサが、表面に実質的に平行な平面内で表面の上方を移動するように取り付けられる、請求項１２または１３に記載の方法。
15. 前記作業ヘッドが、印刷ヘッドである、請求項１３または１４に記載の方法。
16. 前記必要な形状が、基準点と表面との間の距離が前記位置の各々において実質的に等しい形状である、請求項１１〜１５のいずれかに記載の方法。
17. 前記作業ヘッドが、被加工物へとコーティングを塗布するための装置であり、測定の工程が、装置によって塗布されたコーティングの厚さの測定を含む、請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
18. 前記作業ヘッドが、スリットコータである、請求項１７に記載の方法。
19. 被加工物の厚さを測定するステップを含み、
    前記距離が、作業ヘッドの焦点距離から被加工物の厚さを引いたものに相当する、請求項１６に記載の方法。
20. 前記作業ヘッドが、被加工物を検査するための装置である、請求項１９に記載の方法。
21. 前記作業ヘッドが、集束レーザである、請求項１９に記載の方法。
22. 前記作業ヘッドが、撮像装置である、請求項１９に記載の方法。
23. 作業ヘッドと、被加工物支持面とを有しており、
    印刷によってシム層が前記支持面に形成され、前記シム層が表面の形状を基準の形状へと近付けるように構成された厚さを有するようにする、装置。
24. 前記基準の形状が、実質的に平坦な表面である、請求項２３に記載の装置。
25. 前記基準の形状が、前記支持面と前記作業ヘッドとの間のすき間が実質的に一定であるような形状である、請求項２３に記載の装置。
26. コーティングを基板へと付着させるための装置であって、
    基板支持面の上方に取り付けられ、表面の上方を移動してコーティングを適用するように構成されたコーティングヘッドと、前記支持面と基板との間に設けられた印刷によるシム層と
    を有しており、
    シム層が、実質的に一定のコーティング厚さを維持するように、コーティングヘッドと基板との間のすき間のばらつきを軽減するように構成された厚さを有するようにする、装置。
27. 基板の画像をもたらすための装置であって、基板のための支持面と、基板を走査すべく支持面の上方に取り付けられた撮像装置と
    を備えており、印刷によるシム層が、撮像装置の一定の焦点距離を維持するように基板と撮像装置との間のすき間のばらつきを軽減するように支持面と基板との間に設けられる、装置。
28. 実質的に図面を参照して本明細書において説明される、方法。
29. 実質的に図面を参照して本明細書において説明される、装置。

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