JP2017106778A - Observation optical system-attached working device - Google Patents

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石田 真也
Shinya Ishida
真也 石田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an observation optical system-attached fluid ejection device that finely moves an ejection nozzle in a two-axis direction with high precision in a fine observation field by an observation optical system, and efficiently conducts an ejection operation of a fine droplet.SOLUTION: A fluid ejection device 1 is configured to have an ejection nozzle 11 and objective optical system 21 of an observation optical system 20 coaxially arranged; obtain an enlargement observation image of an ejection object portion with a tip end opening 11a of the ejection nozzle 11 as a center; enable working as checking a fluid droplet ejection status by the ejection nozzle 11, and a state of landed fluid droplets. Separate from a focus adjustment mechanism 32 of the observation optical system 20, the fluid ejection device 1 includes a three-axis stage mechanism 35 that includes a position deviation prevention mechanism 80 moving a nozzle unit 10. Accordingly, a fluid ejection operation and the like with respect to different portions can be efficiently conducted as checking the fluid ejection operation and the like therewith with the enlargement observation image.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ワークの表面に液体材料を吐出するための液体吐出ノズルを備えた液体吐出装置、ワークの表面に形成した配線の導通検査を行うプローブを備えた検査装置、ワークの表面に微細な穴あけ加工などを行う加工具を備えた加工装置等のように、ワークの表面の作業対象部位に所定の作業を施す作業装置に関する。更に詳しくは、作業対象部位を拡大観察しながら、液体吐出ノズル、プローブ、加工具などの作業用ツールによる作業を行うことのできる観察用光学系を備えた観察用光学系付き作業装置に関する。   The present invention relates to a liquid ejection apparatus having a liquid ejection nozzle for ejecting a liquid material to the surface of a work, an inspection apparatus having a probe for performing a continuity test on a wiring formed on the surface of the work, and a fine surface on the surface of the work. The present invention relates to a working device that performs a predetermined work on a work target portion on the surface of a workpiece, such as a processing device provided with a processing tool that performs drilling. More specifically, the present invention relates to a working apparatus with an observation optical system that includes an observation optical system that can perform work using work tools such as a liquid discharge nozzle, a probe, and a processing tool while magnifying and observing a work target site.

このような作業装置としては、基板パターンの欠陥修正装置がある。液晶パネル用のカラーフィルタ基板や集積回路用の半導体基板は、その表面に微細な電極パターンや配線パターンが形成されている。このような基板は、製造時にパターンに欠損が生じることがある。欠損箇所がある基板は不良品となり、歩留まり低下の原因となってしまう。そこで、欠陥修正装置を用いて、欠損箇所を補修することによって不良品を削減している。特許文献1には、このような補修作業を行うための欠陥修正装置が開示されている。   As such a working device, there is a substrate pattern defect correcting device. A color filter substrate for a liquid crystal panel and a semiconductor substrate for an integrated circuit have fine electrode patterns and wiring patterns formed on the surfaces thereof. Such a substrate may be deficient in the pattern during manufacture. A substrate having a defective portion becomes a defective product, which causes a decrease in yield. In view of this, defective products are reduced by repairing defective portions using a defect correction device. Patent Document 1 discloses a defect correction apparatus for performing such repair work.

特許文献1の欠陥修正装置は、基板を載せるステージと、ステージ上の基板に対向配置された対物光学系と、補修材料を吐出するための吐出ノズルを備えている。吐出ノズルは対物光学系の光軸に沿って配置されており、対物光学系を構成する凸面反射鏡と凹面反射鏡の中心部を貫通して延びている。基板表面に形成されたレジストパターンの欠陥を補修するときには、基板を載せたワークステージを水平方向に移動させ、補修箇所を吐出ノズルの真下に位置決めする。これにより、補修箇所を中心とする観察像が対物光学系から得られるようになるため、得られた画像をモニタに表示して補修箇所の拡大画像を確認しながら補修材料を吐出することができる。   The defect correction apparatus of Patent Document 1 includes a stage on which a substrate is placed, an objective optical system that is disposed to face the substrate on the stage, and a discharge nozzle for discharging a repair material. The discharge nozzle is disposed along the optical axis of the objective optical system, and extends through the central part of the convex reflecting mirror and the concave reflecting mirror constituting the objective optical system. When repairing a defect in the resist pattern formed on the substrate surface, the work stage on which the substrate is placed is moved in the horizontal direction, and the repair location is positioned directly below the discharge nozzle. As a result, an observation image centered on the repair location can be obtained from the objective optical system, and thus the repair material can be discharged while displaying the obtained image on the monitor and checking the enlarged image of the repair location. .

特開2008−170605号公報JP 2008-170605 A

特許文献1の構成では、対物光学系と吐出ノズルが一体になっており、これらをワークステージに対して上下動させるための機構は設けられていない。基板の厚さ変更などがあった場合には、基板表面のパターンに焦点が合わなくなって鮮明な観察像を得られなくなり、作業性が低下するおそれがある。   In the configuration of Patent Document 1, the objective optical system and the discharge nozzle are integrated, and a mechanism for moving these up and down with respect to the work stage is not provided. When the thickness of the substrate is changed, the focus on the pattern on the surface of the substrate is not achieved, and a clear observation image cannot be obtained, and workability may be deteriorated.

また、基板を載せたワークステージの水平移動によって補修箇所の真上に吐出ノズルを位置決めすることはできるものの、対物光学系と吐出ノズルが一体になっているため、吐出ノズルだけを視野内で自由に動かすことができない。従って、ノズルを断続的に動かしながら複数個所の補修を行う場合、ノズルを連続的に動かしながら連続した欠陥箇所の補修を行う場合などの作業性が良好とはいえない。   In addition, although the discharge nozzle can be positioned directly above the repair location by moving the work stage on which the substrate is placed, the objective optical system and the discharge nozzle are integrated, so only the discharge nozzle can be freely viewed within the field of view. I can't move it. Therefore, it cannot be said that workability is good when repairing a plurality of locations while moving the nozzle intermittently, or repairing continuous defective portions while moving the nozzle continuously.

ここで、微小な配線パターンの修復作業、微小な配線パターンの導通検査などにおいては、作業対象部位が微小であり、当該作業対象部位の拡大観察像を表示しながら、吐出ノズル、プローブなどによる作業が行われる。吐出ノズルなどを水平移動させる場合には、精度良く移動を制御できないと、対物光学系による微小な視野内から移動後の吐出ノズルが外れて観察用光学系の観察視野内からノズルの拡大観察像が消えてしまう事態が頻発す
る。この結果、作業性が大幅に低下してしまう。
Here, in a repair work of a minute wiring pattern, a continuity inspection of a minute wiring pattern, etc., the work target part is very small, and a work with a discharge nozzle, a probe, etc. is performed while displaying an enlarged observation image of the work target part. Is done. When moving the discharge nozzle etc. horizontally, if the movement cannot be controlled with high accuracy, the discharged nozzle after moving from the minute field of view by the objective optical system will come off and the enlarged observation image of the nozzle from the observation field of the observation optical system The situation that disappears frequently occurs. As a result, workability is greatly reduced.

例えば、xyステージ機構を用いて、吐出ノズルなどの作業用ツールの先端をワークの作業対象部位に対して精度良く微小移動させ移動後の位置に作業用ツールを停止させる際に、ステージ機構の動力伝達部品の遊びなどに起因して、わずかな位置ずれが生じるおそれがある。また、停止状態にあるステージ機構を移動させる際にも同様にわずかな位置ずれが生じるおそれがある。このようなわずかな位置ずれに起因して、それ以後の作業用ツールの位置決め、移動の制御精度が低下することがある。   For example, when the xy stage mechanism is used to move the tip of a work tool such as a discharge nozzle minutely with respect to the work target part of the workpiece with high precision and stop the work tool at the moved position, the power of the stage mechanism There may be a slight displacement due to play of the transmission component. Similarly, when the stage mechanism in the stopped state is moved, there is a possibility that a slight misalignment may occur. Due to such a slight misalignment, the subsequent control accuracy of positioning and movement of the work tool may be lowered.

本発明の課題は、このような点に鑑みて、液体吐出ノズル、プローブなどの作業用ツールによる作業対象部位を拡大観察するための観察用光学系を備えた観察用光学系付き作業装置であって、観察用光学系による微小な観察視野内から外れないように作業用ツールを精度良く微小移動させて微小な作業対象部位に対して所定の作業を効率良く行うことのできる観察用光学系付き作業装置を提供することにある。   In view of these points, an object of the present invention is a working device with an observation optical system that includes an observation optical system for magnifying and observing a work target site using a work tool such as a liquid discharge nozzle and a probe. With the observation optical system, the work tool can be moved minutely with high accuracy so that it does not deviate from the minute observation field of view by the observation optical system. It is to provide a working device.

上記の課題を解決するために、本発明の観察用光学系付き作業装置は、
所定の作業を行うための作業用ツールを備えた作業ユニットと、
前記作業用ツールによる作業対象物を載せるワーク台と、
前記ワーク台に載せた前記作業対象物における前記作業用ツールの先端に対向配置される作業対象部位を拡大観察するための観察用光学系と、
前記観察用光学系の対物光学系をその光軸方向に移動することにより当該観察用光学系の焦点位置を調整する焦点位置調整機構と、
前記対物光学系の光軸方向をz軸方向とし、当該z軸方向に直交する直交面上における直交する二方向をx軸方向およびy軸方向とすると、前記作業用ツールを前記作業対象物に対して、前記x軸方向、前記y軸方向および前記z軸方向に相対移動させるための三軸ステージ機構と、
を有しており、
前記作業用ツールは、前記ワーク台および前記対物光学系の間において、前記対物光学系に対して同軸に配置されていることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the working device with an observation optical system of the present invention,
A work unit with work tools for performing predetermined work;
A work table on which a work object is placed by the work tool;
An observation optical system for magnifying and observing a work target portion that is disposed opposite to a tip of the work tool in the work target placed on the work table;
A focal position adjustment mechanism for adjusting the focal position of the observation optical system by moving the objective optical system of the observation optical system in the optical axis direction;
When the optical axis direction of the objective optical system is the z-axis direction and the two orthogonal directions on the orthogonal plane orthogonal to the z-axis direction are the x-axis direction and the y-axis direction, the work tool is used as the work object. In contrast, a triaxial stage mechanism for relative movement in the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction;
Have
The working tool is characterized in that it is arranged coaxially with respect to the objective optical system between the work table and the objective optical system.

本発明では、作業用ツールと対物光学系とが同軸に配置されており、作業用ツールの先端を中心とした作業対象部位の拡大観察像が得られる。作業用ツールによる作業状況、例えば、液体吐出ノズルの場合には吐出される液滴の状態、作業対象部位である吐出位置に吐出されて着弾した液滴の量、形状などを確認しながら作業を行うことができる。   In the present invention, the work tool and the objective optical system are arranged coaxially, and an enlarged observation image of the work target portion with the tip of the work tool as the center is obtained. Work while confirming the work status of the work tool, for example, in the case of a liquid discharge nozzle, the state of the liquid droplets discharged, the amount and shape of the liquid droplets discharged and landed at the discharge position that is the work target site It can be carried out.

また、観察用光学系の焦点位置調整機構とは別に、作業用ツールを光軸方向および当該光軸方向に直交する直交面方向に移動させる三軸ステージ機構を備えている。したがって、観察用光学系の観察視野範囲を固定にしたままで、作業用ツールを当該視野内で光軸に直交する方向(x軸方向、y軸方向)に自由に動かすことができる。このため、x軸方向、y軸方向に離れた複数の作業対象部位への液滴の吐出作業、配線パターンの導通検査作業、穴あけ、ケガキなどの加工作業を行う場合、x軸・y軸方向への連続した吐出作業、検査作業、加工作業などを行う場合における作業性を高めることができる。また、視野内から作業用ツールを退避させることも可能になるので、作業対象部位のみの観察も可能であり、当該作業対象部位に対する焦点合わせ操作も容易になる。   In addition to the focus position adjustment mechanism of the observation optical system, a three-axis stage mechanism that moves the working tool in the optical axis direction and the orthogonal plane direction orthogonal to the optical axis direction is provided. Therefore, the work tool can be freely moved in the direction perpendicular to the optical axis (x-axis direction, y-axis direction) within the field of view while the observation field range of the observation optical system is fixed. For this reason, when performing work such as droplet discharge work, wiring pattern continuity inspection work, drilling, marking, etc., to a plurality of work target parts separated in the x-axis direction and y-axis direction, The workability in the case of performing continuous discharge work, inspection work, processing work, and the like can be improved. In addition, since the work tool can be retracted from within the field of view, only the work target part can be observed, and the focusing operation on the work target part is facilitated.

ここで、三軸ステージ機構によって精度良く作業用ツールの先端を目標とする作業対象部位に対して位置決めし、あるいは、作業用ツールを作業対象物に対して精度良く微小移動させた場合において、移動後の位置に作業用ツールを停止させる際に、三軸ステージ機構の動力伝達部品の遊びなどに起因して、わずかな位置ずれが生じるおそれがある。また
、停止状態にある三軸ステージ機構を移動させる際にも同様にわずかな位置ずれが生じるおそれがある。このようなわずかな位置ずれに起因して、それ以後の作業用ツールの位置決め、移動の制御精度が低下することがある。
Here, when the tip of the work tool is accurately positioned with respect to the target work target portion by the three-axis stage mechanism, or when the work tool is finely moved with respect to the work target with high accuracy, the movement is performed. When the working tool is stopped at a later position, there is a possibility that a slight displacement occurs due to play of the power transmission component of the three-axis stage mechanism. Similarly, a slight misalignment may occur when moving the three-axis stage mechanism in a stopped state. Due to such a slight misalignment, the subsequent control accuracy of positioning and movement of the work tool may be lowered.

特に、微小液滴の吐出動作、微小穴の加工動作などにおいては、このようなわずかな位置ずれが生じると、微小な作業対象部位を観察している観察用光学系の観察視野範囲内から、作業用ツールの先端が外れて、その拡大観察像が消えてしまうことがある。このような事態が頻繁すると、観察視野範囲内に作業用ツールの先端を戻す調整作業を繰り返し行う必要があるので、作業性が著しく低下する。   In particular, in such a small liquid droplet ejection operation and micro hole processing operation, when such a slight misalignment occurs, from within the observation visual field range of the observation optical system observing a minute work target site, The tip of the working tool may come off and the magnified observation image may disappear. If such a situation occurs frequently, it is necessary to repeatedly perform an adjustment operation for returning the tip of the working tool within the observation visual field range, so that the workability is significantly reduced.

このような弊害を回避するために、本発明では、前記作業用ツールが搭載されたz軸ステージを前記z軸方向に移動させるz軸ステージ機構と、前記z軸ステージ機構が搭載されたy軸ステージを前記y軸方向に移動させるy軸ステージ機構と、前記y軸ステージが搭載されたx軸ステージを前記x軸方向に移動させるx軸ステージ機構とを備えた三軸ステージ機構において、前記x軸ステージおよび前記y軸ステージを、前記z軸方向からクランプして、これらx軸ステージおよびy軸ステージの前記x軸方向および前記y軸方向の位置ずれを防止する位置ずれ防止機構を備えている。   In order to avoid such adverse effects, in the present invention, a z-axis stage mechanism that moves the z-axis stage on which the working tool is mounted in the z-axis direction, and a y-axis on which the z-axis stage mechanism is mounted. In the three-axis stage mechanism comprising: a y-axis stage mechanism that moves the stage in the y-axis direction; and an x-axis stage mechanism that moves the x-axis stage on which the y-axis stage is mounted in the x-axis direction, A misalignment prevention mechanism is provided that clamps the axial stage and the y-axis stage from the z-axis direction, and prevents misalignment of the x-axis stage and the y-axis stage in the x-axis direction and the y-axis direction. .

この場合、前記x軸ステージは前記z軸に直交する直交面に平行なx軸側スライド面を備え、前記y軸ステージは前記直交面に平行なy軸側スライド面を備え、前記x軸側スライド面と前記y軸側スライド面とが、z軸方向からスライド可能な状態で面接触していることが望ましい。面接触状態でx軸ステージおよびy軸ステージを移動させることにより、z軸方向から大きな荷重が作用しても、安定してx軸方向およびy軸方向に作業用ツールを微小移動させることができる。例えば、作業用ツールが搭載されているz軸ステージ機構などの大きな荷重が作用しても、微小移動を安定的に精度良く行うことができ、また、位置ずれを確実に防止できる。   In this case, the x-axis stage includes an x-axis side slide surface parallel to an orthogonal plane orthogonal to the z-axis, the y-axis stage includes a y-axis side slide surface parallel to the orthogonal plane, and the x-axis side It is desirable that the slide surface and the y-axis side slide surface are in surface contact so as to be slidable from the z-axis direction. By moving the x-axis stage and the y-axis stage in a surface contact state, the work tool can be stably finely moved in the x-axis direction and the y-axis direction even when a large load is applied from the z-axis direction. . For example, even if a large load such as a z-axis stage mechanism on which a work tool is mounted is applied, a minute movement can be performed stably and accurately, and positional deviation can be reliably prevented.

位置ずれ防止機構は、前記x軸ステージおよびy軸ステージを、所定の弾性クランプ力によってクランプしたクランプ状態、および、前記弾性クランプ力を所定の値まで小さくしたクランプ解除状態に切り替え可能なクランプ機構を用いることができる。このクランプ機構は、
前記x軸ステージおよび前記y軸ステージのそれぞれをz軸方向に貫通して延びる貫通穴と、
前記x軸ステージおよび前記y軸ステージを挟み、それらの一方の側に配置されたナット、および、他方の側に配置されて前記貫通穴を遊びのある状態で貫通して前記ナットにねじ込まれているボルト脚部を有するボルトと、
前記ボルトのボルト頭部と、当該ボルトが挿入される側に位置する前記x軸ステージあるいは前記y軸ステージとの間に装着され、前記ボルトをねじ込むことによって圧縮されて前記弾性クランプ力を増大させる圧縮コイルばねと、
を備えていることが望ましい。
The misalignment prevention mechanism includes a clamp mechanism that can be switched between a clamped state in which the x-axis stage and the y-axis stage are clamped by a predetermined elastic clamping force, and a clamp release state in which the elastic clamping force is reduced to a predetermined value. Can be used. This clamping mechanism
A through hole extending through each of the x-axis stage and the y-axis stage in the z-axis direction;
The x-axis stage and the y-axis stage are sandwiched between the nut disposed on one side thereof, and disposed on the other side so as to pass through the through hole with play and screwed into the nut. A bolt having a bolt leg,
Mounted between the bolt head of the bolt and the x-axis stage or the y-axis stage located on the side where the bolt is inserted, and compressed by screwing the bolt to increase the elastic clamping force. A compression coil spring;
It is desirable to have.

この構成の位置ずれ防止機構においては、貫通穴とボルト脚部の間の隙間分以内の範囲でx軸ステージおよびy軸ステージを微小移動させることができる。また、ボルトをねじ込むと、圧縮コイルばねが圧縮され、x軸ステージおよびy軸ステージをz軸方向からクンンプする弾性クランプ力が増大し、x軸ステージ、y軸ステージを移動しないように固定できる。ボルトを緩めていくと、弾性クランプ力が減少し、x軸ステージ、y軸ステージが相対的にスライド可能な状態になる。したがって、大きな弾性クランプ力を加えることにより、双方のステージを位置ずれなく固定できる。また、クランプ解除状態においても所定の弾性クランプ力がz軸方向からx軸ステージ、y軸ステージの間に作用しているので、これらのステージがクランプ解除時に位置ずれすることも防止できる。   In the misalignment prevention mechanism having this configuration, the x-axis stage and the y-axis stage can be moved minutely within a range within the gap between the through hole and the bolt leg. Further, when the bolt is screwed in, the compression coil spring is compressed, and the elastic clamping force for damping the x-axis stage and the y-axis stage from the z-axis direction increases, so that the x-axis stage and the y-axis stage can be fixed so as not to move. When the bolt is loosened, the elastic clamping force is reduced, and the x-axis stage and the y-axis stage are relatively slidable. Therefore, by applying a large elastic clamping force, both stages can be fixed without positional displacement. Further, even in the clamp release state, a predetermined elastic clamping force acts between the x-axis stage and the y-axis stage from the z-axis direction, so that it is possible to prevent these stages from being displaced when the clamp is released.

本発明において、前記作業対象物の作業対象部位に対して、前記対物光学系の光路を利用して、前記作業対象物を拡大観察するために用いる観察用照明光以外の光を照射するための照射部を設けることができる。例えば、紫外線硬化樹脂を硬化させるための紫外線などのプロセス光を照射する照射部を設けることができる。   In the present invention, for irradiating the work target portion of the work target with light other than the observation illumination light used for magnifying the work target using the optical path of the objective optical system. An irradiation part can be provided. For example, an irradiation unit that irradiates process light such as ultraviolet rays for curing the ultraviolet curable resin can be provided.

このようにすると、作業対象部位に対して観察用照明光と共に、このような光を同時に照射することにより、作業対象部位を十分な明るさで観察でき、作業性が向上する。また、作業対象部位に対して、作業用ツールによる作業とプロセス光による作業とを同時に行うことができるので、作業効率を高めることができる。   In this way, by simultaneously irradiating the work target part with such observation light together with the observation illumination light, the work target part can be observed with sufficient brightness, and workability is improved. In addition, since work with a work tool and work with process light can be performed simultaneously on a work target part, work efficiency can be improved.

次に、本発明の観察用光学系付き作業装置は、前記作業ユニット、前記焦点位置調整機構、および前記ステージ機構の駆動を制御する制御部を有しており、
前記制御部は、
前記焦点位置調整機構を駆動制御して、前記対物光学系の焦点位置を、前記作業用ツールの先端あるいはその鏡像に合わせる第1の焦点合わせ動作を行う機能、
前記焦点位置調整機構を駆動制御して、前記対物光学系の焦点位置を前記作業対象物の作業対象部位に合わせる第2の焦点合わせ動作を行う機能、
前記第1および第2の各焦点合わせ動作の実施結果に基づき、前記作業用ツールの先端から前記作業対象部位までの距離を算出する距離算出機能、および、
算出された前記距離に基き、前記ステージ機構を駆動制御して、前記作業用ツールの前記z軸方向における前記作業対象物に対する相対位置を調整するツール位置調整機能
を備えていることが望ましい。
Next, the work device with an observation optical system of the present invention has a control unit that controls the drive of the work unit, the focus position adjustment mechanism, and the stage mechanism,
The controller is
A function of performing a first focusing operation for driving and controlling the focal position adjusting mechanism to align the focal position of the objective optical system with the tip of the working tool or a mirror image thereof;
A function of performing a second focusing operation for driving and controlling the focal position adjusting mechanism to align the focal position of the objective optical system with the work target portion of the work target;
A distance calculating function for calculating a distance from the tip of the working tool to the work target site based on the results of the first and second focusing operations; and
It is desirable that a tool position adjustment function is provided that adjusts the relative position of the work tool with respect to the work object in the z-axis direction by driving and controlling the stage mechanism based on the calculated distance.

対物光学系の焦点位置調整機構を利用して、作業対象物の作業対象部位および作業用ツールの先端のそれぞれに対する焦点合わせを行い、その実施結果(各焦点合わせ動作の完了時の焦点位置あるいはこれに対応する対物光学系の各部の位置、もしくは、これらの位置に換算可能な焦点位置調整機構の駆動量など)に基づき、作業用ツールの先端から作業対象部位までの間の距離を算出する。焦点位置調整機構を用いて光学的に距離を算出しているので、機械的な計測機構などを用いて距離を測定する場合に比べて、簡単な構成で、より正確に距離を算出できる。また、正確に算出された距離に基き、作業用ツールを精度良く位置決め、移動させることができるので、作業対象部位に対する作業を精度良く行うことができる。   Using the focus position adjustment mechanism of the objective optical system, focusing is performed on each of the work target part of the work target and the tip of the work tool, and the result of the focus (the focus position at the completion of each focus operation or this) The distance from the tip of the working tool to the work target part is calculated based on the position of each part of the objective optical system corresponding to the above or the driving amount of the focus position adjusting mechanism that can be converted to these positions. Since the distance is optically calculated using the focal position adjustment mechanism, the distance can be calculated more accurately with a simple configuration than when the distance is measured using a mechanical measurement mechanism or the like. Further, since the work tool can be accurately positioned and moved based on the accurately calculated distance, the work on the work target part can be performed with high precision.

ここで、前記作業用ツールの先端に対向配置されるミラーを有している場合には、当該作業用ツールの先端位置を、ミラーに映った鏡像に基づいて把握することができる。この場合には、前記制御部に、前記焦点位置調整機構を駆動制御して、前記ミラーの表面に形成された所定のパターンに前記対物光学系の焦点位置を合わせる第3の焦点合わせ動作を行う機能を付加する。また、この場合には、前記第1の焦点合わせ動作を行う機能は、前記ミラーに映った前記作業用ツールの先端の鏡像に前記対物光学系の焦点位置を合わせる動作を行う機能であり、前記距離算出機能は、前記第1、第2、第3の各焦点合わせ動作の実施結果に基づき、前記作業用ツールの先端から前記作業対象部位までの距離を算出する機能である。   Here, in the case where the mirror disposed opposite to the tip of the working tool is provided, the tip position of the working tool can be grasped based on the mirror image reflected on the mirror. In this case, the control unit drives and controls the focus position adjustment mechanism, and performs a third focus operation for adjusting the focus position of the objective optical system to a predetermined pattern formed on the surface of the mirror. Add functionality. In this case, the function of performing the first focusing operation is a function of performing an operation of aligning the focal position of the objective optical system with a mirror image of the tip of the working tool reflected on the mirror, The distance calculation function is a function for calculating the distance from the tip of the working tool to the work target part based on the execution results of the first, second, and third focusing operations.

作業用ツールの先端位置をミラーに映った鏡像に基づいて把握しようとする場合には、ミラー表面の位置(作業対象部位に対するミラー表面の相対位置)を予め把握しておくか、あるいは、何らかの方法でこの位置を算出する必要がある。本発明では、上記のような第3の焦点合わせ動作(ミラーの表面に形成したパターンに対する焦点合わせ)を行っているため、その実施結果と第1の焦点合わせ動作の実施結果を用いることにより、作業用ツールの先端からミラーの表面までの距離を算出できる。従って、ミラー表面の位置が不
明であっても、作業用ツールの先端から作業対象部位までの間の距離を算出できる。
When trying to grasp the tip position of the working tool based on the mirror image reflected on the mirror, the position of the mirror surface (relative position of the mirror surface with respect to the work target part) is grasped in advance, or some method This position needs to be calculated. In the present invention, since the third focusing operation as described above (focusing on the pattern formed on the surface of the mirror) is performed, by using the implementation result and the implementation result of the first focusing operation, The distance from the tip of the working tool to the surface of the mirror can be calculated. Therefore, even if the position of the mirror surface is unknown, the distance from the tip of the work tool to the work target site can be calculated.

本発明を適用した液体吐出装置の主要部分の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the principal part of the liquid discharge apparatus to which this invention is applied. 液体吐出装置の制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of a liquid discharge apparatus. 三軸ステージ機構を示す説明図とその断面構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a triaxial stage mechanism, and explanatory drawing which shows the cross-sectional structure. 図3の三軸ステージ機構の一部の部品を省略して示す説明図である。It is explanatory drawing which abbreviate | omits and shows some components of the triaxial stage mechanism of FIG. 図4の三軸ステージ機構から更に一部の部品を省略して示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram in which some components are further omitted from the triaxial stage mechanism of FIG. 4. ギャップ算出方法の説明図である。It is explanatory drawing of the gap calculation method. ギャップ算出方法の別の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another example of the gap calculation method.

以下に、図面を参照して、本発明を適用した観察用光学系付き作業装置の実施の形態を説明する。   Embodiments of a working device with an observation optical system to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.

(全体構成)
図1は本発明を適用した観察用光学系付き作業装置である液体吐出装置の主要部分の概略構成図である。液体吐出装置1は、カラーフィルタ基板や半導体基板などの基板2(吐出対象物)の表面に形成した配線パターン等の欠陥を補修するために用いられるものであり、液体状の配線材料(液体材料)を吐出するためのノズルユニット10(作業ユニット)と、ノズルユニット10の背面側(ノズルの吐出方向に対して逆の側)に配置された観察用光学系20と、ノズルユニット10および観察用光学系20を支持する支持機構30と、各部の駆動を制御する制御ユニット40とを備えている。また、液体吐出装置1は、作業対象の基板2を載せる水平なワーク台3を備えており、このワーク台3は支持機構30によって定まった位置に動かないように設置されている。
(overall structure)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of a liquid ejection apparatus which is a working apparatus with an observation optical system to which the present invention is applied. The liquid discharge apparatus 1 is used to repair defects such as a wiring pattern formed on the surface of a substrate 2 (discharge target) such as a color filter substrate or a semiconductor substrate. ), An optical system for observation 20 disposed on the back side of the nozzle unit 10 (the side opposite to the nozzle ejection direction), the nozzle unit 10 and the observation unit A support mechanism 30 that supports the optical system 20 and a control unit 40 that controls driving of each unit are provided. Further, the liquid ejection apparatus 1 includes a horizontal work table 3 on which a work target substrate 2 is placed. The work table 3 is installed so as not to move to a position determined by a support mechanism 30.

液体吐出装置1による基板2の欠陥補修作業を行う際には、ワーク台3の載置面3aに載せた基板2にノズルユニット10の液体吐出ノズル11(以下、単に、ノズル11と呼ぶ場合もある。)を対峙させる。ノズル11の上側には、観察用光学系20が同軸に配置されている。なお、本例の液体吐出装置1では、後述のように、ワーク台3を固定し、ノズルユニット10の側を三軸方向に移動させるようにしている。この代わりに、ワーク台3を例えば三軸ワークステージ機構として、上下方向および水平方向に移動可能としてもよい。いずれの場合においても、ワーク台3の載置面3aに載せた基板2の基板表面におけるノズル11に対峙する吐出対象部位(作業対象部位)を、ノズル11に対して相対移動させることができる。   When performing the defect repair work of the substrate 2 by the liquid ejection device 1, the liquid ejection nozzle 11 of the nozzle unit 10 (hereinafter, simply referred to as the nozzle 11 may be referred to as the substrate 2 placed on the mounting surface 3 a of the work table 3. ). An observation optical system 20 is coaxially arranged on the upper side of the nozzle 11. In the liquid ejection apparatus 1 of this example, as will be described later, the work table 3 is fixed and the nozzle unit 10 side is moved in three axial directions. Instead of this, the work table 3 may be movable in the vertical direction and the horizontal direction, for example, as a three-axis work stage mechanism. In any case, the discharge target portion (work target portion) facing the nozzle 11 on the substrate surface of the substrate 2 placed on the mounting surface 3 a of the work table 3 can be moved relative to the nozzle 11.

ノズルユニット10は、微小な径のノズル11と、液体吐出ノズル11に液体材料を供給するための液体材料供給路12を備えている。ノズル11は、その中心軸線Aをワーク台3の載置面3aに対して垂直にして、先端開口11aを下向きにした姿勢で配置されている。ノズル11の後端から横向きに延びる液体材料供給路12は、不図示の液体材料供給源に連通している。また、ノズルユニット10は、ノズル11に高電圧のパルス電圧を印加するためのノズル側電極13および高圧アンプ14(図2参照)と、ノズル11の先端開口11aに対向配置された接地電極15を備えている。接地電極15はワーク台3における先端開口11aと対峙する部分に配置されている。勿論、異なる液体吐出原理によるノズルを用いることもできる。   The nozzle unit 10 includes a nozzle 11 having a small diameter and a liquid material supply path 12 for supplying a liquid material to the liquid discharge nozzle 11. The nozzle 11 is arranged in such a posture that its central axis A is perpendicular to the mounting surface 3 a of the work table 3 and the tip opening 11 a is directed downward. A liquid material supply path 12 extending laterally from the rear end of the nozzle 11 communicates with a liquid material supply source (not shown). In addition, the nozzle unit 10 includes a nozzle-side electrode 13 and a high-voltage amplifier 14 (see FIG. 2) for applying a high-voltage pulse voltage to the nozzle 11, and a ground electrode 15 disposed so as to face the tip opening 11a of the nozzle 11. I have. The ground electrode 15 is disposed at a portion of the work table 3 that faces the tip opening 11a. Of course, nozzles based on different liquid ejection principles can also be used.

観察用光学系20は、対物光学系21、結像光学系22、CCDカメラユニット23を備えており、これらが下から上に同軸に配置されている。対物光学系21は円筒状のレンズ筒の内部に対物レンズ(図示せず)が保持されているユニットであり、結像光学系22は円筒状の鏡筒の内部に結像レンズ(図示せず)が保持されているユニットである。   The observation optical system 20 includes an objective optical system 21, an imaging optical system 22, and a CCD camera unit 23, which are coaxially arranged from the bottom to the top. The objective optical system 21 is a unit in which an objective lens (not shown) is held inside a cylindrical lens tube, and the imaging optical system 22 is an imaging lens (not shown) inside the cylindrical lens barrel. ) Are held units.

本例では、観察用光学系20は、その光軸Bがワーク台3の載置面3aに対して垂直となるように、支持機構30に取り付けられている。また、光軸Bが載置面3aの中心を通る位置関係となるように、ワーク台3と観察用光学系20が支持機構30に取り付けられている。したがって、光軸Bに対して、ノズル11の中心軸線Aを一致させると、対物光学系21による観察視野範囲の中央にノズル11の先端開口11aが位置する。   In this example, the observation optical system 20 is attached to the support mechanism 30 so that the optical axis B thereof is perpendicular to the mounting surface 3 a of the work table 3. Further, the work table 3 and the observation optical system 20 are attached to the support mechanism 30 so that the optical axis B has a positional relationship passing through the center of the placement surface 3a. Therefore, when the central axis A of the nozzle 11 is made coincident with the optical axis B, the tip opening 11a of the nozzle 11 is positioned at the center of the observation field range by the objective optical system 21.

対物光学系21の観察視野範囲にノズル11を位置させた状態において、ワーク台3およびノズル11の側から対物光学系21の対物レンズに入射した光は、対物光学系21内の光路を通って結像光学系22に入射した後、その結像レンズによって光学像がCCDカメラユニット23の受光面(図示せず)に結像する。光学像がCCDカメラユニット23の撮像素子列に入力されると、撮像素子列からのアナログ信号がCCDカメラユニット23のA/D変換回路(図示せず)によってデジタル信号に変換される。これにより得られた光学像の画像データが拡大観察像として、CCDカメラユニット23の表示画面上(図示せず)に表示される。   In a state where the nozzle 11 is positioned in the observation visual field range of the objective optical system 21, light incident on the objective lens of the objective optical system 21 from the work table 3 and the nozzle 11 side passes through an optical path in the objective optical system 21. After entering the imaging optical system 22, an optical image is formed on the light receiving surface (not shown) of the CCD camera unit 23 by the imaging lens. When an optical image is input to the image sensor array of the CCD camera unit 23, an analog signal from the image sensor array is converted into a digital signal by an A / D conversion circuit (not shown) of the CCD camera unit 23. The image data of the optical image thus obtained is displayed on the display screen (not shown) of the CCD camera unit 23 as an enlarged observation image.

支持機構30はメインフレーム31を備えており、このメインフレーム31に、ワーク台3と、観察用光学系20の結像光学系22およびCCDカメラユニット23とが固定されている。また、支持機構30は、対物光学系21をその光軸Bの方向に上下動させて対物光学系21の焦点合わせを行うための焦点位置調整機構32と、ノズルユニット10を三軸方向に移動させるための三軸ステージ機構35とを備えている。例えば、焦点位置調整機構32によって、対物光学系21と三軸ステージ機構35(したがってノズルユニット10)が一体となって、光軸Bの方向に上下動する。   The support mechanism 30 includes a main frame 31, and the work table 3, the imaging optical system 22 of the observation optical system 20, and the CCD camera unit 23 are fixed to the main frame 31. Further, the support mechanism 30 moves the objective optical system 21 up and down in the direction of the optical axis B to move the nozzle unit 10 in the triaxial direction, and a focus position adjusting mechanism 32 for focusing the objective optical system 21. And a three-axis stage mechanism 35. For example, the objective optical system 21 and the triaxial stage mechanism 35 (therefore, the nozzle unit 10) are integrally moved up and down in the direction of the optical axis B by the focal position adjusting mechanism 32.

焦点位置調整機構32は、例えば、光軸Bと平行に延びる状態でメインフレーム31に支持されているガイド軸33と、このガイド軸33にスライド可能に取り付けられ、且つ、対物光学系21を保持している昇降フレーム34と、昇降フレーム34をガイド軸33に沿って昇降させるための駆動機構および駆動モータ(図示せず)などから構成することができる。このような焦点位置調整機構32により、ワーク台3に対して対物光学系21を上下動させ、対物光学系21の焦点合わせを行うことが可能となっている。   The focal position adjusting mechanism 32 is, for example, a guide shaft 33 supported by the main frame 31 so as to extend parallel to the optical axis B, and is slidably attached to the guide shaft 33 and holds the objective optical system 21. The lifting / lowering frame 34, a driving mechanism for moving the lifting / lowering frame 34 along the guide shaft 33, a drive motor (not shown), and the like can be used. By such a focal position adjusting mechanism 32, the objective optical system 21 can be moved up and down with respect to the work table 3, and the objective optical system 21 can be focused.

ノズルユニット10を三軸方向に移動させるための三軸ステージ機構35は、焦点位置調整機構32のフレーム34に搭載されている。三軸ステージ機構35は、ノズルユニット10を、光軸Bに直交する直交面上(本例では水平面上)において直交するx軸方向およびy軸方向に移動させるためのx軸ステージ機構50およびy軸ステージ機構60と、ノズルユニット10を光軸Bの方向であるz軸方向に移動させるためのz軸ステージ機構70とを備えている。   A triaxial stage mechanism 35 for moving the nozzle unit 10 in the triaxial direction is mounted on the frame 34 of the focal position adjusting mechanism 32. The three-axis stage mechanism 35 includes an x-axis stage mechanism 50 and y for moving the nozzle unit 10 in the x-axis direction and the y-axis direction orthogonal to each other on an orthogonal plane orthogonal to the optical axis B (in this example, on a horizontal plane). An axis stage mechanism 60 and a z-axis stage mechanism 70 for moving the nozzle unit 10 in the z-axis direction that is the direction of the optical axis B are provided.

液体吐出作業にあたっては、まず、焦点位置調整機構32によって観察用光学系20の対物光学系21を昇降させてその焦点合わせを行い、載置面3aに載せた基板2の表面の微小な吐出対象部位の拡大観察像が観察視野内に鮮明に表示されるようにする。焦点合わせの後に、三軸ステージ機構35により、ノズルユニット10を対物光学系21とは独立して、ワーク台3の載置面3aに対して上下動させて、ノズル11と基板2の表面の吐出対象部位までの距離(ギャップ)を調整する。しかる後に、ノズル11から液体を吐出動作を行う。ノズル11の先端開口11aからの液体の吐出状態および吐出された微小液滴の基板上への着弾状態を、拡大観察像によって確認しながら作業を行うことができる。また、三軸ステージ機構35によってノズル11を水平方向に微小移動、たとえば、最大2mm程度の微小範囲内で移動して、基板上の異なる位置に液体吐出動作を行う。あるいは、微小範囲内で吐出ノズル11を連続移動させながら液体吐出動作が行われる。   In the liquid discharging operation, first, the objective optical system 21 of the observation optical system 20 is moved up and down by the focal position adjusting mechanism 32 to perform focusing, and a minute discharge target on the surface of the substrate 2 placed on the mounting surface 3a. An enlarged observation image of the part is displayed clearly in the observation visual field. After focusing, the nozzle unit 10 is moved up and down with respect to the mounting surface 3a of the work table 3 independently of the objective optical system 21 by the three-axis stage mechanism 35, so that the surface of the nozzle 11 and the substrate 2 is moved. The distance (gap) to the discharge target part is adjusted. Thereafter, a liquid is discharged from the nozzle 11. The operation can be performed while confirming the discharge state of the liquid from the tip opening 11a of the nozzle 11 and the landing state of the discharged fine droplets on the substrate by the enlarged observation image. Further, the nozzle 11 is slightly moved in the horizontal direction by the triaxial stage mechanism 35, for example, within a minute range of about 2 mm at the maximum, and the liquid discharge operation is performed at different positions on the substrate. Alternatively, the liquid discharge operation is performed while continuously moving the discharge nozzle 11 within a minute range.

(制御ユニット)
図2は液体吐出装置1の制御ユニット40を示す機能ブロック図である。液体吐出装置1の各部を統括制御する制御ユニット40は、上位装置等からの指令に基づき、焦点位置調整機構32および三軸ステージ機構35の駆動を制御するための制御信号を出力して、観察用光学系20の焦点合わせ、ノズル11の上下方向(z軸方向)の位置決めを行う。また、制御ユニット40は、上位装置等からの指令に基き、ノズルユニット10のノズル11からの液体吐出動作を制御する。
(Controller unit)
FIG. 2 is a functional block diagram showing the control unit 40 of the liquid ejection apparatus 1. A control unit 40 that performs overall control of each part of the liquid ejection apparatus 1 outputs a control signal for controlling the driving of the focal position adjustment mechanism 32 and the three-axis stage mechanism 35 based on a command from the host apparatus or the like, and performs observation. The optical system 20 is focused and the nozzle 11 is positioned in the vertical direction (z-axis direction). Further, the control unit 40 controls the liquid discharge operation from the nozzle 11 of the nozzle unit 10 based on a command from the host device or the like.

焦点合わせ動作においては、制御ユニット40は、対物光学系21から得られる観測対象物の光学像、すなわち、CCDカメラユニット23で撮影した画像データを取り込み、この画像データに基づいて焦点位置調整機構32を制御して、対物光学系21の自動焦点合わせを行う。例えば、制御ユニット40は、画像データの各部のコントラストの高低を判断する。そして、目的の部位(例えば、基板2の表面の配線パターン)のコントラストが最も高くなるまで、言い換えれば、目的の部位に焦点が合うまで対物光学系21をその光軸Bの方向に移動させることにより、目的の部位に焦点を合わせることができる。あるいは、CCDカメラユニット23にオートフォーカス光を照射するための機構を設けておき、結像光学系22および対物光学系21内の光路を利用して基板2などの観測対象物にオートフォーカス光を照射し、自動焦点合わせを行うこともできる。   In the focusing operation, the control unit 40 takes in the optical image of the observation object obtained from the objective optical system 21, that is, the image data photographed by the CCD camera unit 23, and the focal position adjustment mechanism 32 based on this image data. Are controlled to automatically focus the objective optical system 21. For example, the control unit 40 determines the level of contrast of each part of the image data. Then, the objective optical system 21 is moved in the direction of the optical axis B until the contrast of the target part (for example, the wiring pattern on the surface of the substrate 2) becomes the highest, in other words, until the target part is focused. This makes it possible to focus on the target site. Alternatively, a mechanism for irradiating the CCD camera unit 23 with autofocus light is provided, and the autofocus light is applied to the observation object such as the substrate 2 using the optical paths in the imaging optical system 22 and the objective optical system 21. Irradiation and automatic focusing can also be performed.

(三軸ステージ機構)
図3(a)はノズルユニット10の三軸方向の位置決めを行うための三軸ステージ機構35の構成例を示す説明図であり、図3(b)はその断面構成を示す説明図である。図4は、三軸ステージ機構の一部の部品を省略してy軸ステージ機構の部分を表した状態の説明図であり、図5はさらに部品を省略して、x軸ステージ機構の部分を表した状態の説明図である。
(Triaxial stage mechanism)
FIG. 3A is an explanatory diagram showing a configuration example of a triaxial stage mechanism 35 for positioning the nozzle unit 10 in the triaxial direction, and FIG. 3B is an explanatory diagram showing a sectional configuration thereof. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which a part of the three-axis stage mechanism is omitted and a part of the y-axis stage mechanism is shown, and FIG. 5 is a part of the x-axis stage mechanism in which parts are further omitted. It is explanatory drawing of the state represented.

本例の三軸ステージ機構35は、x軸ステージ機構50、y軸ステージ機構60およびz軸ステージ機構70を備えている。まず、z軸ステージ機構70は、ノズルユニット10が搭載されたz軸ステージ71と、当該z軸ステージ71をz軸方向にスライド可能に支持しているz軸スライドガイド72と、z軸スライドガイド72に沿ってz軸ステージ71をスライドさせるためのz軸駆動部73とを備えている。   The three-axis stage mechanism 35 of this example includes an x-axis stage mechanism 50, a y-axis stage mechanism 60, and a z-axis stage mechanism 70. First, the z-axis stage mechanism 70 includes a z-axis stage 71 on which the nozzle unit 10 is mounted, a z-axis slide guide 72 that supports the z-axis stage 71 so as to be slidable in the z-axis direction, and a z-axis slide guide. And a z-axis drive unit 73 for sliding the z-axis stage 71 along 72.

y軸ステージ機構60は、図4に示すように、y軸ステージ61と、y軸ステージ61をy軸方向に微小移動させるための手動操作式のy軸ステージ駆動部62とを備えている。y軸ステージ駆動部62を、サーボモータなどを備えた電動式の駆動部として制御ユニット40を介して駆動制御してもよい。y軸ステージ61にはz軸ステージ機構70が搭載されている。すなわち、その構成部品が取り付けられているz軸スライドガイド72がy軸ステージ61の側面に固定されている。   As shown in FIG. 4, the y-axis stage mechanism 60 includes a y-axis stage 61 and a manually operated y-axis stage drive unit 62 for minutely moving the y-axis stage 61 in the y-axis direction. The y-axis stage driving unit 62 may be driven and controlled via the control unit 40 as an electric driving unit including a servo motor. A z-axis stage mechanism 70 is mounted on the y-axis stage 61. That is, the z-axis slide guide 72 to which the components are attached is fixed to the side surface of the y-axis stage 61.

x軸ステージ機構50は、図5に示すように、y軸ステージ61がスライド可能な面接触状態で搭載されているx軸ステージ51と、x軸ステージ51をx軸方向に微小移動させるための手動操作式のx軸ステージ駆動部52とを備えている。x軸ステージ駆動部52を、サーボモータなどを備えた電動式の駆動部として制御ユニット40を介して駆動制御してもよい。   As shown in FIG. 5, the x-axis stage mechanism 50 includes an x-axis stage 51 that is mounted in a surface contact state in which the y-axis stage 61 is slidable, and a slight movement of the x-axis stage 51 in the x-axis direction. And a manually operated x-axis stage drive unit 52. The x-axis stage drive unit 52 may be driven and controlled via the control unit 40 as an electric drive unit including a servo motor.

ここで、三軸ステージ機構35には、x軸ステージ51およびy軸ステージ61を、z軸方向からクランプして、これらx軸ステージ51およびy軸ステージ61のx軸方向およびy軸方向の位置ずれを防止するための位置ずれ防止機構80が付設されている。位置ずれ防止機構80は、x軸ステージ51およびy軸ステージ61を、所定の弾性クランプ
力によってクランプしたクランプ状態、および、弾性クランプ力を所定の値まで小さくしたクランプ解除状態に切り替え可能なクランプ機構から構成されている。
Here, in the three-axis stage mechanism 35, the x-axis stage 51 and the y-axis stage 61 are clamped from the z-axis direction, and the x-axis stage 51 and the y-axis stage 61 are positioned in the x-axis direction and the y-axis direction. A misalignment prevention mechanism 80 is provided to prevent misalignment. The displacement prevention mechanism 80 is a clamp mechanism that can be switched between a clamped state in which the x-axis stage 51 and the y-axis stage 61 are clamped by a predetermined elastic clamping force, and a clamp-released state in which the elastic clamping force is reduced to a predetermined value. It is composed of

本例のクランプ機構は、x軸ステージ51およびy軸ステージ61を挟み、y軸ステージ61の側に配置されたナット81、および、他方のx軸ステージ51側に配置されたボルト82と、当該ボルト82のボルト頭部82aとx軸ステージ51の間に装着された圧縮状態のコイルばね83と、ボルト82を回すための手動操作式のボルト駆動部84とを備えている。圧縮コイルばね83は、ボルト頭部82aと、x軸ステージ51の裏面に配置したばね受け85との間に、圧縮状態で装着されている。ナット81は、フレーム34(図1参照)に搭載される機構フレーム(図示せず)に固定されている。   The clamping mechanism of this example includes an x-axis stage 51 and a y-axis stage 61, a nut 81 arranged on the y-axis stage 61 side, a bolt 82 arranged on the other x-axis stage 51 side, A compressed coil spring 83 mounted between the bolt head 82a of the bolt 82 and the x-axis stage 51, and a manually operated bolt drive 84 for turning the bolt 82 are provided. The compression coil spring 83 is mounted in a compressed state between the bolt head portion 82 a and a spring receiver 85 disposed on the back surface of the x-axis stage 51. The nut 81 is fixed to a mechanism frame (not shown) mounted on the frame 34 (see FIG. 1).

ボルト82のボルト脚部82bは、図4、図5に示すように、x軸ステージ51およびy軸ステージ61に形成したz軸方向に貫通して延びる貫通穴53、63を遊びのある状態でz軸方向に貫通して延び、上側のナット81にねじ込み固定されている。圧縮コイルばね83は、ボルトをねじ込むことによって圧縮されて、x軸ステージ51およびy軸ステージ61をz軸方向からクランプしている弾性クランプ力が増大する。   As shown in FIGS. 4 and 5, the bolt leg portion 82 b of the bolt 82 has through holes 53 and 63 formed in the x-axis stage 51 and the y-axis stage 61 and extending in the z-axis direction. It extends through in the z-axis direction and is screwed and fixed to the upper nut 81. The compression coil spring 83 is compressed by screwing a bolt, and the elastic clamping force that clamps the x-axis stage 51 and the y-axis stage 61 from the z-axis direction increases.

ここで、x軸ステージ51の上面には、z軸方向に直交する直交面に平行なx軸側スライド面54が形成されている。y軸ステージ61の裏面には、当該直交面に平行なy軸側スライド面64が形成されている。図3(b)に示すように、x軸側スライド面54とy軸側スライド面64とは、z軸方向からスライド可能な状態で面接触している。   Here, on the upper surface of the x-axis stage 51, an x-axis side slide surface 54 parallel to an orthogonal surface orthogonal to the z-axis direction is formed. On the back surface of the y-axis stage 61, a y-axis side slide surface 64 parallel to the orthogonal surface is formed. As shown in FIG. 3B, the x-axis side slide surface 54 and the y-axis side slide surface 64 are in surface contact in a slidable state from the z-axis direction.

面接触状態でx軸ステージ51およびy軸ステージ61がスライドするので、z軸ステージ機構70の大きな荷重が作用しても、安定してx軸方向およびy軸方向にx軸ステージ51、y軸ステージ61を円滑に微小移動させることができ、吐出ノズル11のx軸方向、y軸方向へ微小移動を安定的に精度良く行うことができる。   Since the x-axis stage 51 and the y-axis stage 61 slide in the surface contact state, even if a large load is applied to the z-axis stage mechanism 70, the x-axis stage 51 and the y-axis are stably provided in the x-axis direction and the y-axis direction. The stage 61 can be finely moved smoothly, and the fine movement of the discharge nozzle 11 in the x-axis direction and the y-axis direction can be performed stably and accurately.

本例におけるy軸ステージ機構60のy軸ステージ駆動部62は、図4に示すように、x軸方向に突出および後退可能に不図示の機構フレームに取り付けられている駆動用のy軸ねじ65を備えている。y軸ねじ65はx軸方向からL型アーム66の一方の腕に当接しており、y軸ねじ65の移動に応じて、L型アーム66がy軸ステージ61の上面に固定したz軸方向に延びる軸67を中心として旋回する。L型アーム66の他方の腕は、y軸方向から連結ブロック68の一方の側面に当接している。連結ブロック68の他方の側面はy軸ステージ61に対してy軸方向の反対側から当接している。連結ブロック68はx軸ステージ51の上面に固定されている。y軸ねじ65、L型アーム66、連結ブロック68およびy軸ステージ61の当接状態は不図示のばね機構によって保持されている。   As shown in FIG. 4, the y-axis stage drive unit 62 of the y-axis stage mechanism 60 in this example is a drive y-axis screw 65 attached to a mechanism frame (not shown) so as to be able to project and retract in the x-axis direction. It has. The y-axis screw 65 is in contact with one arm of the L-shaped arm 66 from the x-axis direction, and the z-axis direction is fixed to the upper surface of the y-axis stage 61 by the movement of the y-axis screw 65. It pivots about a shaft 67 extending to the center. The other arm of the L-shaped arm 66 is in contact with one side surface of the connecting block 68 from the y-axis direction. The other side surface of the connecting block 68 is in contact with the y-axis stage 61 from the opposite side in the y-axis direction. The connection block 68 is fixed to the upper surface of the x-axis stage 51. The contact state of the y-axis screw 65, the L-shaped arm 66, the connection block 68, and the y-axis stage 61 is held by a spring mechanism (not shown).

y軸ねじ65のねじ込み量を調整することにより、y軸ステージ61のy軸方向の位置を微調整することができる。y軸方向の位置の微調整可能な範囲は、貫通穴63とボルト脚部82bの隙間寸法によって決まる。   By adjusting the screwing amount of the y-axis screw 65, the position of the y-axis stage 61 in the y-axis direction can be finely adjusted. The range in which the position in the y-axis direction can be finely adjusted is determined by the gap size between the through hole 63 and the bolt leg portion 82b.

x軸ステージ機構50のx軸ステージ駆動部52は、図5に示すように、x軸ステージ51の側面に対してx軸方向から当接するx軸ねじ55を備えている。x軸ねじ55は、x軸方向に突出および後退可能に不図示の機構フレームに取り付けられている。x軸ねじ55のねじ込み量を調整することにより、x軸ステージ51のx軸方向の位置を微調整することができる。x軸方向の調整範囲は、貫通穴53とボルト脚部82bの間の隙間寸法によって決まる。   As shown in FIG. 5, the x-axis stage drive unit 52 of the x-axis stage mechanism 50 includes an x-axis screw 55 that contacts the side surface of the x-axis stage 51 from the x-axis direction. The x-axis screw 55 is attached to a mechanism frame (not shown) so as to protrude and retract in the x-axis direction. By adjusting the screwing amount of the x-axis screw 55, the position of the x-axis stage 51 in the x-axis direction can be finely adjusted. The adjustment range in the x-axis direction is determined by the gap size between the through hole 53 and the bolt leg 82b.

この構成の位置ずれ防止機構80は、貫通穴53、63とボルト脚部82bとの間の隙間分以内の微小範囲内でx軸ステージ51およびy軸ステージ61をx軸方向およびy軸
方向に微小移動可能な状態で、双方のステージ51、61をz軸方向から小さな弾性クランプ力でクランプしている。ボルト82をねじ込むと、圧縮コイルばね83が圧縮され、x軸ステージ51およびy軸ステージ61をz軸方向からクンンプする弾性クランプ力が増加し、x軸ステージ51、y軸ステージ61をx軸方向、y軸方向に移動しないように固定できる。ボルト82を所定量だけ緩めると、弾性クランプ力が減少し、x軸ステージ51、y軸ステージ61が相対的にスライド可能な状態に戻る。
The misalignment prevention mechanism 80 having this configuration moves the x-axis stage 51 and the y-axis stage 61 in the x-axis direction and the y-axis direction within a minute range within the gap between the through holes 53 and 63 and the bolt leg portion 82b. Both the stages 51 and 61 are clamped from the z-axis direction with a small elastic clamping force in a state in which micro movement is possible. When the bolt 82 is screwed in, the compression coil spring 83 is compressed, and the elastic clamping force for damping the x-axis stage 51 and the y-axis stage 61 from the z-axis direction increases, and the x-axis stage 51 and the y-axis stage 61 are moved in the x-axis direction. , And can be fixed so as not to move in the y-axis direction. When the bolt 82 is loosened by a predetermined amount, the elastic clamping force is reduced, and the x-axis stage 51 and the y-axis stage 61 return to a slidable state.

したがって、大きな弾性クランプ力を加えることにより、双方のステージ51、61を位置ずれなく固定したクランプ状態を形成できる。また、クランプ解除状態においても所定の弾性クランプ力がz軸方向からx軸ステージ51、y軸ステージ61の間に作用するので、これらのステージ51、61がクランプ解除時に位置ずれすることも防止できる。   Therefore, by applying a large elastic clamping force, it is possible to form a clamped state in which both stages 51 and 61 are fixed without being displaced. Further, even in the clamp release state, a predetermined elastic clamping force acts between the x-axis stage 51 and the y-axis stage 61 from the z-axis direction, so that it is possible to prevent these stages 51 and 61 from being displaced when the clamp is released. .

(吐出ノズルと基板との間のギャップ算出)
液体吐出装置1の制御ユニット40は、基板2への液体吐出動作を行うにあたって、基板2の表面と吐出ノズル11の間のギャップ(距離)を算出することができる。このギャップ算出を行うにあたって、まず、ワーク台3上の基板2とノズルユニット10の吐出ノズル11とを対峙させ、吐出ノズル11および対物光学系21を、その光軸Bおよび中心軸線Aの方向における初期位置に位置決めする。初期位置は、予め設定しておいてもよいし、前回の加工終了後に待機位置としてもよい。
(Calculation of gap between discharge nozzle and substrate)
The control unit 40 of the liquid ejection apparatus 1 can calculate a gap (distance) between the surface of the substrate 2 and the ejection nozzle 11 when performing a liquid ejection operation on the substrate 2. In calculating the gap, first, the substrate 2 on the work table 3 and the discharge nozzle 11 of the nozzle unit 10 are confronted, and the discharge nozzle 11 and the objective optical system 21 are moved in the direction of the optical axis B and the central axis A. Position to the initial position. The initial position may be set in advance or may be a standby position after the end of the previous machining.

図6はギャップ算出方法の説明図であり、図6(a)は第1の焦点合わせ動作の説明図、図6(b)は第2の焦点合わせ動作の説明図である。距離測定方法は、ノズル11を動かすことなく、ノズル11の先端開口11aの鏡像に対物光学系21の焦点を合わせる第1の焦点合わせ動作と、基板2の表面の液体吐出対象部位2aに焦点を合わせる第2の焦点合わせ動作を行い、対物光学系21の初期位置および焦点位置調整機構32の調整量に基づいて各焦点合わせ動作が完了したときの各焦点位置を把握し、これに基づいてギャップDを算出するものである。   FIG. 6 is an explanatory diagram of the gap calculation method, FIG. 6A is an explanatory diagram of the first focusing operation, and FIG. 6B is an explanatory diagram of the second focusing operation. In the distance measuring method, the first focusing operation for focusing the objective optical system 21 on the mirror image of the tip opening 11 a of the nozzle 11 without moving the nozzle 11 and the liquid ejection target site 2 a on the surface of the substrate 2 are focused. A second focusing operation is performed, and each focus position when each focusing operation is completed is determined based on the initial position of the objective optical system 21 and the adjustment amount of the focus position adjustment mechanism 32, and based on this, the gap is determined. D is calculated.

図6(a)に示すように、ノズル11と対物光学系21を同軸に配置しているため、ノズル11の先端開口11aを、基板2の上に置いた薄型のミラー4に映し、ミラー4に映った先端開口11aの鏡像に対する焦点合わせ動作(第1の焦点合わせ動作)を行う。この場合には、焦点合わせが完了したときの対物光学系21の焦点位置F1は、実際のノズル11の先端位置F0(先端開口11aの位置)に対し、ミラー4を基準として対称な位置関係となっている。   As shown in FIG. 6A, since the nozzle 11 and the objective optical system 21 are arranged coaxially, the tip opening 11a of the nozzle 11 is projected on a thin mirror 4 placed on the substrate 2, and the mirror 4 A focusing operation (first focusing operation) is performed on the mirror image of the tip opening 11a shown in FIG. In this case, the focal position F1 of the objective optical system 21 when the focusing is completed is symmetrical with respect to the actual tip position F0 (the position of the tip opening 11a) of the nozzle 11 with respect to the mirror 4. It has become.

一方、図6(b)に示すように、基板2の表面は対物光学系21によって直接観察可能であるため、ミラー4を用いることなく、基板2の表面に対する焦点合わせ動作(第2の焦点合わせ動作)を行う。従って、焦点合わせ動作が完了したときの対物光学系21の焦点位置F2は、基板2の表面(液体吐出対象部位2a)となっている。   On the other hand, as shown in FIG. 6B, since the surface of the substrate 2 can be directly observed by the objective optical system 21, a focusing operation (second focusing) is performed on the surface of the substrate 2 without using the mirror 4. Operation). Accordingly, the focal position F2 of the objective optical system 21 when the focusing operation is completed is the surface of the substrate 2 (liquid ejection target part 2a).

制御ユニット40は、これらの2回の焦点合わせ動作を行い、対物光学系21の初期位置、および各焦点合わせ動作における焦点位置調整機構32の駆動量に基づいて焦点位置F1、F2の座標(対物光学系21の光軸Bの方向の座標)を算出する。そして、得られた焦点位置F1、F2と、予め測定しておいたミラー4の厚さdに基づき、基板2の表面とノズル11の先端開口11aとの間のギャップDを以下の式(1)によって算出する。なお、各焦点合わせ動作の実施結果をその都度焦点位置F1、F2の座標値に変換することなく、対物光学系21の各部(対物レンズなど)の初期位置および焦点合わせ動作によるその移動量などに基づき、ギャップDを算出してもよい。
D=F1−F2+2d・・・・・(1)
The control unit 40 performs these two focusing operations, and based on the initial position of the objective optical system 21 and the driving amount of the focal position adjusting mechanism 32 in each focusing operation, the coordinates of the focal positions F1 and F2 (objectives). The coordinates in the direction of the optical axis B of the optical system 21 are calculated. Based on the obtained focal positions F1 and F2 and the thickness d of the mirror 4 measured in advance, the gap D between the surface of the substrate 2 and the tip opening 11a of the nozzle 11 is expressed by the following equation (1 ). It should be noted that the result of each focusing operation is converted into the initial position of each part (objective lens, etc.) of the objective optical system 21 and the amount of movement by the focusing operation without converting the results of each focusing operation into the coordinate values of the focal positions F1, F2. Based on this, the gap D may be calculated.
D = F1-F2 + 2d (1)

なお、図6(a)の例では基板2の上にミラー4を重ねて焦点位置F1を測定していたが、基板2と同一厚さのミラー4を用意しておき、基板2をミラー4と交換して焦点位置F1を求めることもできる。この場合には、以下の式(2)によってギャップDを算出できる。
D=F1−F2・・・・・(2)
In the example of FIG. 6A, the mirror 4 is overlapped on the substrate 2 and the focal position F1 is measured. However, the mirror 4 having the same thickness as the substrate 2 is prepared, and the substrate 2 is attached to the mirror 4. The focal position F1 can also be obtained by exchanging with the above. In this case, the gap D can be calculated by the following equation (2).
D = F1-F2 (2)

制御ユニット40は、算出したギャップDに基づき、ノズル11の位置調整の要否、すなわち、ノズル11の先端開口11aと基板2の表面との間のギャップ調整の要否を判定することができる。例えば、予め設定した基準ギャップと算出したギャップDとの比較判定を行う。そして、基準ギャップとギャップDが一致しない場合には、三軸ステージ機構35を駆動制御して、ギャップDを基準ギャップに一致させる。   Based on the calculated gap D, the control unit 40 can determine whether or not the position of the nozzle 11 needs to be adjusted, that is, whether or not the gap between the tip opening 11 a of the nozzle 11 and the surface of the substrate 2 needs to be adjusted. For example, a comparison determination between a preset reference gap and the calculated gap D is performed. If the reference gap and the gap D do not match, the triaxial stage mechanism 35 is driven and controlled so that the gap D matches the reference gap.

(ギャップ測定方法の別の例)
次に、上記の実施の形態では、ミラー4に映った鏡像への焦点合わせの結果に基づいて、ノズル11の先端開口11aと基板2の表面とのギャップを算出するために、予め、ミラー4の厚さdを把握しておくか、もしくは、基板2と同一厚さのミラー4を準備する必要があったが、以下の方法を用いれば、ミラー4の厚さや基板2の厚さが不明であっても、ノズル先端と基板2の表面とのギャップDを正確に算出することができる。
(Another example of gap measurement method)
Next, in the above embodiment, in order to calculate the gap between the tip opening 11 a of the nozzle 11 and the surface of the substrate 2 based on the result of focusing on the mirror image reflected on the mirror 4, the mirror 4 in advance. It is necessary to determine the thickness d of the mirror 4 or to prepare the mirror 4 having the same thickness as the substrate 2. However, if the following method is used, the thickness of the mirror 4 and the thickness of the substrate 2 are unknown. Even so, the gap D between the nozzle tip and the surface of the substrate 2 can be accurately calculated.

図7は、この場合のギャップ算出方法を示す説明図である。このギャップ算出方法では、表面に所定のパターンCが形成されたパターン付きミラー4Aを用いる。例えば、板材の表面に鏡面となる蒸着膜を形成し、パターンCの部分だけ蒸着膜を剥がしたものを用いる。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing a gap calculation method in this case. In this gap calculation method, a patterned mirror 4A having a predetermined pattern C formed on the surface is used. For example, a vapor deposition film having a mirror surface is formed on the surface of the plate material, and only the pattern C portion is peeled off.

図7(a)は第3の焦点合わせ動作の説明図、図7(b)は第1の焦点合わせ動作の説明図、図7(c)は第2の焦点合わせ動作の説明図、図7(d)はパターン付きミラーの平面図である。図7(b)、(c)に示す第1、第2の焦点合わせ動作は上記の実施の形態における図6(a)、(b)に示す場合と同様に行えばよいので、説明を省略する。   7A is an explanatory diagram of the third focusing operation, FIG. 7B is an explanatory diagram of the first focusing operation, FIG. 7C is an explanatory diagram of the second focusing operation, and FIG. (D) is a top view of a mirror with a pattern. Since the first and second focusing operations shown in FIGS. 7B and 7C can be performed in the same manner as in the case of FIGS. 6A and 6B in the above embodiment, the description thereof is omitted. To do.

図7(a)に示す第3の焦点合わせ動作では、パターン付きミラー4Aの表面に見えるパターンCに対する焦点合わせを行う。制御ユニット40は、これらの3回の焦点合わせ動作を行い、対物光学系21の初期位置、および各焦点合わせ動作における焦点位置調整機構32の駆動量に基づいて焦点位置F3、F1、F2の座標(対物光学系21の光軸Bの方向の座標)を算出する。そして、第3および第1の焦点合わせ動作によって得られた焦点位置F3およびF1に基づき、パターン付きミラー4Aの表面とノズル11の先端開口11aとのギャップD´を以下の式(3)によって算出する。
D´=F1−F3・・・・・(3)
In the third focusing operation shown in FIG. 7A, focusing is performed on the pattern C that appears on the surface of the patterned mirror 4A. The control unit 40 performs these three focusing operations, and coordinates of the focal positions F3, F1, and F2 based on the initial position of the objective optical system 21 and the driving amount of the focal position adjusting mechanism 32 in each focusing operation. (Coordinates in the direction of the optical axis B of the objective optical system 21) are calculated. Based on the focal positions F3 and F1 obtained by the third and first focusing operations, the gap D ′ between the surface of the patterned mirror 4A and the tip opening 11a of the nozzle 11 is calculated by the following equation (3). To do.
D '= F1-F3 (3)

続いて、制御ユニット40は、得られたギャップD´と、第2の焦点合わせ動作によって得られた焦点位置F2に基づき、基板2の表面とノズル11の先端開口11aとの間のギャップDを以下の式(4)(5)によって算出する。式(5)は、式(4)のD´に式(3)の右項を代入することによって得られたものである。
D=D´+(F2−F3)・・・・・(4)
D=F1+F2−2F3・・・・・・(5)
Subsequently, the control unit 40 sets the gap D between the surface of the substrate 2 and the tip opening 11a of the nozzle 11 based on the obtained gap D ′ and the focal position F2 obtained by the second focusing operation. It calculates with the following formula | equation (4) (5). Expression (5) is obtained by substituting the right term of Expression (3) into D ′ of Expression (4).
D = D '+ (F2-F3) (4)
D = F1 + F2-2F3 (5)

なお、図7(a)、(b)に示した例では、ワーク台3に載せた基板2の上にパターン付きミラー4Aを重ねて置き、この状態で焦点位置F1、F3を求めるための焦点合わせを行うようにしているが、基板2を置かずにワーク台3の上に直接パターン付きミラー4Aを置いて第1、第3の焦点合わせを行い、その後にパターン付きミラー4Aを基板2に交換して第2の焦点合わせを行うようにしても良い。   In the example shown in FIGS. 7A and 7B, the patterned mirror 4A is placed on the substrate 2 placed on the work table 3, and the focal point for obtaining the focal positions F1 and F3 in this state. However, the patterned mirror 4A is placed directly on the work table 3 without placing the substrate 2, and the first and third focusing are performed. Thereafter, the patterned mirror 4A is placed on the substrate 2. Alternatively, the second focusing may be performed.

(改変例)
(1)上記の実施の形態では、ワーク台3を固定し、ノズルユニット10を三軸ステージ機構35によって三軸方向に移動させるようにしている。逆に、ノズルユニット10をz軸ステージ機構70によってz軸方向にのみ調整可能とし、ワーク台3をx軸ステージ機構50およびy軸ステージ機構60および位置ずれ防止機構80を備えたステージ機構によって、x軸方向、y軸方向の二軸方向に移動させることも可能である。
(Modification example)
(1) In the above embodiment, the work table 3 is fixed, and the nozzle unit 10 is moved in the triaxial direction by the triaxial stage mechanism 35. Conversely, the nozzle unit 10 can be adjusted only in the z-axis direction by the z-axis stage mechanism 70, and the work table 3 can be adjusted by the stage mechanism including the x-axis stage mechanism 50, the y-axis stage mechanism 60, and the misalignment prevention mechanism 80. It is also possible to move in two axial directions, the x-axis direction and the y-axis direction.

(2)上記の実施の形態における観察用光学ユニット20において、対物光学系21からCCDカメラユニット23に向かう光路を、対物光学系21による観察対象物(基板2など)に向けて照明光を照射するための光路として用いることができる。 (2) In the observation optical unit 20 in the above-described embodiment, the illumination light is irradiated on the optical path from the objective optical system 21 toward the CCD camera unit 23 toward the observation object (substrate 2 or the like) by the objective optical system 21. It can be used as an optical path for

例えば、CCDカメラユニット23に光源および光源からの光を光路内に入射させるための部材を搭載しておき、撮影時に照明光を照射させることができる。あるいは、この光路の途中位置にハーフミラーなどを設けて、他の光源からの照明光を合流させることができる。   For example, a light source and a member for allowing light from the light source to enter the optical path can be mounted on the CCD camera unit 23, and illumination light can be irradiated during photographing. Or a half mirror etc. can be provided in the middle of this optical path, and the illumination light from another light source can be merged.

また、この光路を用いてプロセス光を照射することもできる。例えば、液体材料を乾燥させるための赤外光を基板2に照射し、あるいは、UV硬化性の液体材料を硬化させるためのUV光を照射することができる。さらに、上述したオートフォーカス光を含め、各種の測定光を基板2に向かって照射することができる。   Further, the process light can be irradiated using this optical path. For example, the substrate 2 can be irradiated with infrared light for drying the liquid material, or can be irradiated with UV light for curing the UV curable liquid material. Furthermore, various measurement lights including the above-described autofocus light can be irradiated toward the substrate 2.

(3)上記の実施の形態において、CCDカメラユニット23で撮影した画像を自動解析するプログラムを制御ユニット40に記憶させておき、解析結果に基づいてノズルユニット10、焦点位置調整機構32、三軸ステージ機構35などを制御することができる。また、上記のプロセス光による液体材料の硬化状況や乾燥状況を画像解析によって判定し、判定結果に基づいてプロセス光の照射強度や照射時間を自動制御することができる。 (3) In the above embodiment, a program for automatically analyzing an image photographed by the CCD camera unit 23 is stored in the control unit 40, and the nozzle unit 10, the focus position adjusting mechanism 32, and the three axes are based on the analysis result. The stage mechanism 35 and the like can be controlled. Further, the curing state and drying state of the liquid material by the process light can be determined by image analysis, and the irradiation intensity and irradiation time of the process light can be automatically controlled based on the determination result.

(その他の実施の形態)
上記の実施の形態は、本発明の作業装置を液体吐出装置に適用した例である。本発明は、液体吐出以外の作業、例えば微細な溝加工あるいは穴あけ等の微細な加工作業を行う加工装置にも適用できる。また、基板表面の微細な配線パターンの通電状態(断線状態)を検査する微細なプローブを備えた検査装置にも適用できる。
(Other embodiments)
The above embodiment is an example in which the working device of the present invention is applied to a liquid ejection device. The present invention can also be applied to a processing apparatus that performs operations other than liquid discharge, for example, fine processing such as fine groove processing or drilling. Further, the present invention can be applied to an inspection apparatus provided with a fine probe for inspecting an energized state (disconnected state) of a fine wiring pattern on the substrate surface.

1 液体吐出装置
2 基板
2a 吐出対象部位
3 ワーク台
3a 載置面
4 ミラー
4A パターン付きミラー
10 ノズルユニット
11 液体吐出ノズル(ノズル)
20 観察用光学系
21 対物光学系
22 結像光学系
23 CCDカメラユニット
30 支持機構
31 メインフレーム
32 焦点位置調整機構
33 ガイド軸
34 昇降フレーム
35 三軸ステージ機構
40 制御ユニット
50 x軸ステージ機構
51 x軸ステージ
52 x軸ステージ駆動部
53 貫通穴
54 x軸側スライド面
55 x軸ねじ
60 y軸ステージ機構
61 y軸ステージ
62 y軸ステージ駆動部
63 貫通穴
64 y軸側スライド面
65 y軸ねじ
66 L型アーム
67 軸
68 連結ブロック
70 z軸ステージ機構
71 z軸ステージ
72 z軸スライドガイド
73 z軸駆動部
80 位置ずれ防止機構
81 ナット
82 ボルト
82a ボルト頭部
82b ボルト脚部
83 圧縮コイルばね
84 ボルト駆動部
85 ばね受け
A 中心軸線
B 光軸
C パターン
D、D´ ギャップ(距離)
F0 先端位置
F1、F2、F3 焦点位置
d ミラーの厚さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid discharge apparatus 2 Substrate 2a Discharge object part 3 Work stand 3a Mounting surface 4 Mirror 4A Patterned mirror 10 Nozzle unit 11 Liquid discharge nozzle (nozzle)
20 Observation optical system 21 Objective optical system 22 Imaging optical system 23 CCD camera unit 30 Support mechanism 31 Main frame 32 Focus position adjustment mechanism 33 Guide shaft 34 Elevating frame 35 Triaxial stage mechanism 40 Control unit 50 X axis stage mechanism 51 x Axis stage 52 x-axis stage drive unit 53 through-hole 54 x-axis side slide surface 55 x-axis screw 60 y-axis stage mechanism 61 y-axis stage 62 y-axis stage drive unit 63 through-hole 64 y-axis side slide surface 65 y-axis screw 66 L-type arm 67 Shaft 68 Connecting block 70 z-axis stage mechanism 71 z-axis stage 72 z-axis slide guide 73 z-axis drive unit 80 misalignment prevention mechanism 81 nut 82 bolt 82a bolt head 82b bolt leg 83 compression coil spring 84 bolt Drive unit 85 Spring receiver A Center axis B Optical axis C Pattern D 'Gap (distance)
F0 Tip position F1, F2, F3 Focus position d Mirror thickness

Claims (7)

所定の作業を行うための作業用ツールを備えた作業ユニットと、
前記作業用ツールによる作業対象物を載せるワーク台と、
前記ワーク台に載せた前記作業対象物における前記作業用ツールの先端に対向配置される作業対象部位を拡大観察するための観察用光学系と、
前記観察用光学系の対物光学系をその光軸方向に移動することにより当該観察用光学系の焦点位置を調整する焦点位置調整機構と、
前記対物光学系の光軸方向をz軸方向とし、当該z軸方向に直交する直交面上における直交する二方向をx軸方向およびy軸方向とすると、前記作業用ツールを前記作業対象物に対して、前記x軸方向、前記y軸方向および前記z軸方向に相対移動させるための三軸ステージ機構と、
を有しており、
前記作業用ツールは、前記ワーク台および前記対物光学系の間において、前記対物光学系に対して同軸に配置されている観察用光学系付き作業装置。
A work unit with work tools for performing predetermined work;
A work table on which a work object is placed by the work tool;
An observation optical system for magnifying and observing a work target portion that is disposed opposite to a tip of the work tool in the work target placed on the work table;
A focal position adjustment mechanism for adjusting the focal position of the observation optical system by moving the objective optical system of the observation optical system in the optical axis direction;
When the optical axis direction of the objective optical system is the z-axis direction and the two orthogonal directions on the orthogonal plane orthogonal to the z-axis direction are the x-axis direction and the y-axis direction, the work tool is used as the work object. In contrast, a triaxial stage mechanism for relative movement in the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction;
Have
The working tool is a working device with an observation optical system arranged coaxially with respect to the objective optical system between the work table and the objective optical system.
請求項1において、
前記三軸ステージ機構は、
前記作業用ツールが搭載されたz軸ステージを前記z軸方向に移動させるz軸ステージ機構と、
前記z軸ステージ機構が搭載されたy軸ステージを前記y軸方向に移動させるy軸ステージ機構と、
前記y軸ステージが搭載されたx軸ステージを前記x軸方向に移動させるx軸ステージ機構と、
前記x軸ステージおよび前記y軸ステージを、前記z軸方向からクランプして、これらx軸ステージおよびy軸ステージの前記x軸方向および前記y軸方向の位置ずれを防止する位置ずれ防止機構と、
を備えている観察用光学系付き作業装置。
In claim 1,
The three-axis stage mechanism is
A z-axis stage mechanism for moving a z-axis stage on which the working tool is mounted in the z-axis direction;
A y-axis stage mechanism that moves a y-axis stage on which the z-axis stage mechanism is mounted in the y-axis direction;
An x-axis stage mechanism for moving the x-axis stage on which the y-axis stage is mounted in the x-axis direction;
A displacement prevention mechanism that clamps the x-axis stage and the y-axis stage from the z-axis direction and prevents the displacement of the x-axis stage and the y-axis stage in the x-axis direction and the y-axis direction;
A working device with an optical system for observation.
請求項2において、
前記x軸ステージは前記z軸に直交する直交面に平行なx軸側スライド面を備え、
前記y軸ステージは前記直交面に平行なy軸側スライド面を備え、
前記x軸側スライド面と前記y軸側スライド面とが、z軸方向からスライド可能な状態で面接触している観察用光学系付き作業装置。
In claim 2,
The x-axis stage includes an x-axis side slide surface parallel to an orthogonal plane orthogonal to the z-axis,
The y-axis stage includes a y-axis side slide surface parallel to the orthogonal plane,
The work apparatus with an observation optical system in which the x-axis side slide surface and the y-axis side slide surface are in surface contact with each other in a slidable state from the z-axis direction.
請求項3において、
前記位置ずれ防止機構は、
前記x軸ステージおよびy軸ステージを、所定の弾性クランプ力によってクランプしたクランプ状態、および、前記弾性クランプ力を所定の値まで小さくしたクランプ解除状態に切り替え可能なクランプ機構を備え、
前記クランプ機構は、
前記x軸ステージおよび前記y軸ステージのそれぞれをz軸方向に貫通して延びる貫通穴と、
前記x軸ステージおよび前記y軸ステージを挟み、それらの一方の側に配置されたナット、および、他方の側に配置されて前記貫通穴を遊びのある状態で貫通して前記ナットにねじ込まれているボルトと、
前記ボルトのボルト頭部と、当該ボルトが挿入される側に位置する前記x軸ステージあるいは前記y軸ステージとの間に装着され、前記ボルトをねじ込むと圧縮されて前記弾性クランプ力が増加する圧縮コイルばねと、
を備えている観察用光学系付き作業装置。
In claim 3,
The positional deviation prevention mechanism is
A clamp mechanism capable of switching between a clamped state in which the x-axis stage and the y-axis stage are clamped with a predetermined elastic clamping force, and a clamp release state in which the elastic clamping force is reduced to a predetermined value;
The clamping mechanism is
A through hole extending through each of the x-axis stage and the y-axis stage in the z-axis direction;
The x-axis stage and the y-axis stage are sandwiched between the nut disposed on one side thereof, and disposed on the other side so as to pass through the through hole with play and screwed into the nut. With the bolts
Compression that is mounted between the bolt head of the bolt and the x-axis stage or the y-axis stage located on the side where the bolt is inserted, and is compressed when the bolt is screwed to increase the elastic clamping force. A coil spring;
A working device with an optical system for observation.
請求項1ないし4のうちのいずれか一つの項において、
前記作業対象物の作業対象部位に対して、前記対物光学系の光路を利用して、照明光、測定光、プロセス光の少なくともいずれかの光を照射するための照射部を有している観察用光学系付き作業装置。
In any one of claims 1 to 4,
Observation having an irradiation unit for irradiating at least one of illumination light, measurement light, and process light with respect to a work target portion of the work target using an optical path of the objective optical system Working system with optical system.
請求項1ないし5のうちのいずれか一つの項において、
前記作業ユニット、前記焦点位置調整機構、および前記三軸ステージ機構の駆動を制御する制御部を有しており、
前記制御部は、
前記焦点位置調整機構を駆動制御して、前記対物光学系の焦点位置を、前記作業用ツールの先端あるいはその鏡像に合わせる第1の焦点合わせ動作を行う機能、
前記焦点位置調整機構を駆動制御して、前記対物光学系の焦点位置を前記作業対象物の作業対象部位に合わせる第2の焦点合わせ動作を行う機能、
前記第1および第2の各焦点合わせ動作の実施結果に基づき、前記作業用ツールの先端から前記作業対象部位までの距離を算出する距離算出機能、および、
算出された前記距離に基き、前記三軸ステージ機構を駆動制御して、前記作業用ツールの前記z軸方向における前記作業対象物に対する相対位置を調整するツール位置調整機能を備えている観察用光学系付き作業装置。
In any one of claims 1 to 5,
A control unit that controls driving of the work unit, the focus position adjustment mechanism, and the three-axis stage mechanism;
The controller is
A function of performing a first focusing operation for driving and controlling the focal position adjusting mechanism to align the focal position of the objective optical system with the tip of the working tool or a mirror image thereof;
A function of performing a second focusing operation for driving and controlling the focal position adjusting mechanism to align the focal position of the objective optical system with the work target portion of the work target;
A distance calculating function for calculating a distance from the tip of the working tool to the work target site based on the results of the first and second focusing operations; and
An observation optical having a tool position adjustment function for adjusting the relative position of the work tool with respect to the work object in the z-axis direction by driving and controlling the triaxial stage mechanism based on the calculated distance. Work equipment with system.
請求項6において、
前記作業用ツールの先端に対向配置されるミラーを有しており、
前記制御部は、前記焦点位置調整機構を駆動制御して、前記ミラーの表面に形成された所定のパターンに前記対物光学系の焦点位置を合わせる第3の焦点合わせ動作を行う機能を備えており、
前記第1の焦点合わせ動作を行う機能は、前記ミラーに映った前記作業用ツールの先端の鏡像に前記対物光学系の焦点位置を合わせる動作を行う機能であり、
前記距離算出機能は、前記第1、第2、第3の各焦点合わせ動作の実施結果に基づき、前記作業用ツールの先端から前記作業対象部位までの距離を算出する機能である観察用光学系付き作業装置。
In claim 6,
Having a mirror disposed opposite the tip of the working tool;
The controller has a function of driving and controlling the focal position adjusting mechanism to perform a third focusing operation for aligning the focal position of the objective optical system with a predetermined pattern formed on the surface of the mirror. ,
The function of performing the first focusing operation is a function of performing an operation of aligning the focal position of the objective optical system with a mirror image of the tip of the working tool reflected on the mirror.
The distance calculating function is a function for calculating the distance from the tip of the working tool to the work target site based on the execution results of the first, second, and third focusing operations. Work equipment with.
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