JP2020026129A - モジュール基板の洗浄方法および洗浄装置 - Google Patents

モジュール基板の洗浄方法および洗浄装置 Download PDF

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Abstract

【課題】吐出口内およびヘッド面の異物をより確実に除去することができるモジュール基板の洗浄方法および洗浄装置を提供すること。【解決手段】吐出口から供給口へと向かう流れと、供給口から吐出口へと向かう流れとを交互に生じさせることでモジュール基板の洗浄を行う。【選択図】図3

Description

本発明は、インプリント材を吐出する吐出装置におけるモジュール基板を洗浄するモジュール基板の洗浄方法および洗浄装置に関する。
インプリント材を基板上に吐出するインプリント材吐出装置には、インプリント材を複数の吐出口から吐出する吐出ヘッドと、インプリント材を収容する収容容器と、を一体化したカートリッジを用いるものがある。このような吐出装置は、モジュール基板に設けられた吐出口の目詰まりの解消や、吐出口が設けられたヘッド面へ付着した異物の除去によって、吐出ヘッドの吐出性能を維持・回復させるメンテナンス機構を備えている。
特許文献1には、吐出口の開口面積よりも大きな開口面積を有し、吐出ヘッドの各吐出口に対応して設けられた洗浄ノズルから洗浄液を吐出して吐出口内を洗浄することが記載されている。
また、特許文献2には、ノズル面にキャップを密着させて、ポンプによってノズル面からノズルに洗浄液を注入し、インク供給口側から吸引することで、流路の異物を除去することが記載されている。
特開2012−96464号公報 特開2005−125653号公報
しかし、特許文献1の方法では、吐出口の中だけを洗浄しているので、吐出口内の異物は除去できるが、ヘッド面に付着した異物は除去することができない。また、特許文献2の方法では、ヘッド面に付着した異物は取れても、その異物が吐出口よりも大きい場合、吸引によって異物を吐出口に詰まらせてしまう虞もある。
よって本発明は、吐出口内およびヘッド面の異物をより確実に除去することができるモジュール基板の洗浄方法および洗浄装置を提供することを目的とする。
そのため本発明のモジュール基板の洗浄方法は、モジュール基板の一方の面に設けられ、流体を吐出可能な吐出口と、前記モジュール基板の他方の面に設けられ、前記吐出口と前記モジュール基板の内部で連通し、前記吐出口よりも開口面積が大きな供給口と、を備えた前記モジュール基板を洗浄する洗浄方法であって、前記モジュール基板の外部であり、前記モジュール基板の前記吐出口が形成された吐出口面と接する第一空間を流体で満たす工程と、前記モジュール基板の外部であり、前記モジュール基板の前記供給口が形成された供給口面と接する第二空間を流体で満たす工程と、前記吐出口から前記供給口へと流体を流す第一洗浄工程と、前記供給口から前記吐出口へと流体を流す第二洗浄工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、吐出口内およびヘッド面の異物を除去することができるモジュール基板の洗浄方法および洗浄装置を実現することができる。
吐出装置の要部の構成を示した図である。 吐出部を示した断面図である。 モジュール基板洗浄装置を示した図である。 洗浄工程を示したフローチャートである。 本実施形態に係る洗浄工程を示したフローチャートである。 本実施形態に係る吐出装置の要部の構成を示した図である。 本実施形態に係る洗浄工程を示したフローチャートである。 本実施形態に係るモジュール基板洗浄装置を示した図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、吐出装置10の要部の構成を示した図である。吐出装置10は、主に吐出部11、収容容器12、圧力制御部13、吐出部の内部の吐出物(流体)を循環させる循環部40を備えており、流体を収容可能な収容容器12の内部には、収容部内部の空間を分離する可撓性部材で形成された分離膜14が設けられている。分離膜14の厚みは10μm以上200μm以下であることが好ましく、液体及び気体の透過性が低い材料で形成することが好ましい。分離膜14は、例えばPFA等のフッ素樹脂材のフィルムやフッ素樹脂材とプラスチック材料を組み合わせた複合多層フィルムで形成することができる。収容容器12の分離膜14で仕切られた一方の収容部15は吐出物が収容されており、他方の収容部16(第三空間)には充填液が収容されている。収容部15と収容部16とは、分離膜14によって分けられている。収容部16は、接続配管17によって圧力制御部13と接続されており、収容部15は、吐出部11と接続されている。
圧力制御部13は、充填液タンク、配管、圧力センサ、ポンプ、バルブ等を備えており、収容部16内の圧力を制御可能に構成されている。圧力制御部13で収容部16内の充填液の圧力を制御することで、分離膜14を介して収容部15内の吐出物の圧力を制御することができる。これにより、吐出部11における気液界面の形状を安定化させ、再現性のよい吐出物の吐出を行うことができる。
循環部40は、収容容器12の外側に、両端で収容容器12に接続する通路45を設け、この通路45の中にフィルタ41とポンプ44とを配置した構成となっている。循環部40は、収容容器12の収容部15と接続されており、通路45は収容部15に開口する第1開口43と第2開口42とで収容部15と連通している。第1開口43は収容部15の内部の吐出物を通路の内部に供給する開口であり、第2開口42は第1開口43から供給した吐出物を収容部15に供給する開口である。第1開口43と第2開口42とを結ぶ通路45には、ポンプ44と、吐出物をろ過するフィルタ41とが配置されている。ポンプ44からの発塵による吐出物への異物発生の可能性を考慮すると、ポンプ44に対して、第1開口43から第2開口42へと吐出物を流す際に下流側となる位置にフィルタ41を配置することが好ましい。
ポンプ44は通路45の通路内に設けることが好ましいが、この通路45の外部に設けてもよい。ポンプ44を駆動させると、収容部15内に収容された吐出物が第1開口43から通路45に供給される。第1開口43から供給された吐出物は、通路の内部のフィルタ41を通過してろ過された後に、第2開口42を経由して収容部15内に戻る。そして再び第1開口43から供給される。即ち、収容部15内の吐出物は、循環しながらフィルタ41でろ過される。
図2は、吐出部11を拡大して示した断面図である。吐出部11は、共通液室56とモジュール基板57とを備えている。モジュール基板57には、吐出物をモジュール基板57に供給する供給口21と吐出物を吐出可能な吐出口19とを備えた複数のノズル54と、ノズル54の内部に設けられ、吐出物を吐出するためのエネルギを発生するエネルギ発生素子18とが設けられている。ここで、モジュール基板57の供給口21が設けられた表面を供給口側表面59、吐出口19が設けられた表面を吐出口側表面58とする。吐出口19の開口面積は、供給口21の開口面積よりも小さく、ノズル54における流路で断面積が最小となっている。
エネルギ発生素子18としては、圧電素子や発熱抵抗体が挙げられる。吐出物として樹脂を多く含むものがよく用いられることから、エネルギ発生素子として圧電素子を用いることが好ましい。供給口21は、モジュール基板57の内部で吐出口19と連通している。エネルギ発生素子18をコントローラで制御することで、供給口21から供給された、エネルギ発生素子18と吐出口19との間のノズル内部(圧力室)20の吐出物8が、吐出口19から基板上に吐出される。吐出部11は、インクジェットヘッド等で用いられるような吐出ヘッドであることが好ましい。他にも、制御弁等を用いて吐出物の供給と停止を制御してもよい。
図3は、モジュール基板洗浄装置100を示した図である。モジュール基板洗浄装置100は、吐出装置10、供給タンク63、供給配管62、洗浄キャップ61、排出配管65、排出タンク66、圧力制御装置64等を備えている。供給タンク63は、液体を洗浄キャップ61に供給するためのタンクであり、洗浄キャップ61と供給タンク63とは、供給配管62で接続されている。洗浄キャップ61に供給する液体としては、吐出物と同様の物であることが好ましい。または、洗浄キャップ61に供給する液体には洗浄液を用い、洗浄液を使用した後に、吐出物と同様の液体で洗浄してもよい。その際は、流路及びモジュール基板中の洗浄液が吐出物と同様の液体に十分置換されるまでパージを行う。洗浄液には、モジュール基板に付着した有機物を溶解する液体を用いてもよい。具体的には、モジュール基板に付着しうる有機物として、アクリル系またはシリコーン系の粘着剤がある。この為、それらの有機物を溶解する液体として、イソプロピルアルコール、エタノール等のアルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)等のエーテル類が挙げられる。洗浄液には吐出する吐出物に含まれる材料の一つを用いてもよい。以下、供給タンク63内の液体として吐出物を用いた場合を説明する。
モジュール基板洗浄装置100は、吐出口19から共通液室56へ向かう吐出物の流れ(第一洗浄工程)と、共通液室56から吐出口19へと向かう吐出物の流れ(第二洗浄工程)と、を交互に複数回生じさせることで、モジュール基板57の洗浄を行う。このように、異なる流れによる洗浄を複数回行うことで、吐出口内(ノズル内)やヘッド面に付着した異物が吐出口19より大きくても、適切に除去することができる。以下、モジュール基板洗浄装置100による洗浄方法について詳細に説明する。
洗浄キャップ61は、モジュール基板57と当接することで、モジュール基板57の吐出口側表面58(ヘッド面)に位置する全ての吐出口19を覆い、吐出口側表面58と洗浄キャップ61とで第一空間68を形成する。排出タンク66は、第一空間68から排出された吐出物を排出させるためのタンクであり、第一空間68と排出タンク66とは排出配管65により接続されている。排出配管65には圧力制御装置64が設けられており、圧力制御装置64によって第一空間68内の圧力を制御することで、供給タンク63から第一空間68に吐出物を供給する。前述の通り、収容部15内の圧力は、圧力制御部13によって制御することができる。収容部15は、吐出部11の内部の共通液室56と収容容器12の内部55とを合わせた空間である第二空間67と連通していることから、第二空間67内の圧力も、圧力制御部13によって制御する。
ここで、モジュール基板57内に流れを生じさせるには、モジュール基板57を挟む第一空間68と第二空間67とで、いずれか一方の空間を他方の空間よりも高い圧力にすればよい。つまり、第一空間68の圧力P1と第二空間67の圧力P2とに差を設けることで、モジュール基板57内(ノズル内)に吐出物の流れを生じさせることができる。
圧力P1が圧力P2よりも大きく、循環部40により収容部15の内部の吐出物を循環している場合は、生じる流れには2パターンある。圧力P1と圧力P2との差が小さい場合(P1>P2)には、吐出口19から供給口21に向かう流れと、共通液室56内で、供給口側表面59に沿うような流れが生じる。圧力P1と圧力P2との差が大きい場合(P1>>P2)には、吐出口19から供給口21に向かう流れが生じる。
逆に、圧力P1が圧力P2よりも小さい場合も、生じる流れには2パターンある。圧力P1と圧力P2との差が小さい場合(P1<P2)には、供給口21から吐出口19に向かう流れと、吐出物の吐出口側表面58に沿うような流れが生じる。圧力P1と圧力P2との差が大きい場合(P1<<P2)には、供給口21から吐出口19に向かう流れが生じる。このような、圧力P1、圧力P2の組み合わせで、モジュール基板57内に異なる流れを生じさせることで、供給口側表面59、吐出口側表面58、ノズル内部20を一つの洗浄装置で洗浄することが可能となる。
次に洗浄を行う部分の順番について説明する。本発明では、先ず供給口側表面59と吐出口側表面58との洗浄を行い、その後、ノズル内部20の洗浄を行う。その理由としてノズル内部20の洗浄を先に洗浄すると、供給口側表面59と吐出口側表面58に付着した異物が供給口21や吐出口19からノズル内部20に入り込む可能性がある。入りこんだ異物が大きい場合、ノズル54の目詰まりの原因となる可能性があるため、供給口側表面59と吐出口側表面58から先に洗浄を行う。
図4は、本実施形態における洗浄工程を示したフローチャートである。以下このフローチャートを用いて本実施形態における洗浄工程の処理を説明する。洗浄キャップ61が吐出部11に当接した状態で洗浄工程が開始されると、S1で、モジュール基板洗浄に先立ち、モジュール基板洗浄装置100の洗浄キャップ61の第一空間68及び供給配管62、排出配管65に吐出物を充填させる。そのために圧力制御装置64の圧力P1を0kPaから負の値に下げる。これによって第一空間68内を減圧して、供給タンク63から第一空間68を介して排出タンク66に向かう吐出物の流れを生じさせ、第一空間68、供給配管62、排出配管65を吐出物で満たす。しかし、この過程のみでは第一空間68の上部は吐出物で満たされない可能性がある。そこで、次に第二空間67の圧力P2を圧力制御部13で0kPaから正の値に上げて、圧力P2>圧力P1(P1<0kPa、P2>0kPa)とすることで吐出口19から第一空間68に向かう吐出物の流れを生じさせる。これにより第一空間68の上部まで吐出物を満たし、第一空間68全体に吐出物を充填させる。
その後、S2で、供給口側表面(供給口面)59の洗浄(供給口面洗浄)を行う。ここでは、先ず圧力制御部13で第二空間67の圧力P2を下げて、第一空間68の圧力P1よりも第二空間67の圧力P2を低くする(P1>P2、P1<0kPa、P2<0kPa)。これによって、モジュール基板57内で吐出口19から供給口21に向かう吐出物の流れを生じさせる。更に、循環部40により収容部15内部の吐出物を循環させることで、供給口側表面59に沿う吐出物の流れを誘起させ、供給口側表面59に付着する異物を取り除く。
そして、S3で、吐出口側表面(吐出口面)58の洗浄(吐出口面洗浄)を行う。圧力制御部13で第二空間67の圧力P2を上げて、第一空間68の圧力P1よりも第二空間67の圧力P2を高くする(P1<P2、P1<0kPa、P2>0kPa)。これによって、モジュール基板57内で供給口21から吐出口19に向かう吐出物の流れを生じさせ、吐出口側表面58に付着する異物を取り除く。
その後、S4で、吐出物を吐出口19から供給口21へと流すノズル内部洗浄Aを行う。ここでは、圧力制御部13で第二空間67の圧力P2を下げて、第一空間68の圧力P1よりも第二空間67の圧力P2を低くする(P2<<P1、P1<0kPa、P2<0kPa)。これによって、吐出口19から供給口21へ向かう吐出物の流れを生じさせることで、ノズル内部20の壁に付着した異物を供給口21から流し出す。その際、同時にエネルギ発生素子18を駆動させながら洗浄することが好ましい。ここで、S4で供給口21から流れ出た異物が、供給口側表面59に付着することが考えられる。そこで、S5では、供給口側表面59に沿った流れを生じさせる。
S5で、圧力制御部13で第二空間67の圧力P2を上げて、第一空間68の圧力P1よりも第二空間67の圧力P2を低くする(P2<P1、P1<0kPa、P2<0kPa)。これによって、吐出口19から供給口21に向かう吐出物の流れを生じさせて、供給口側表面59に沿う吐出物の流れを誘起させ供給口側表面59から異物を取り除く。同時に循環部40により収容部15内部の吐出物を循環させ、供給口側表面59から離れた異物をフィルタ41でろ過する。
その後、S6で、吐出物を供給口21から吐出口19へと流すノズル内部洗浄Bを行う。圧力制御部13で第二空間67の圧力P2を上げて、第一空間68の圧力P1よりも第二空間67の圧力P2を高くする(P2>>P1、P1<0kPa、P2>0kPa)。これによって、供給口21から吐出口19へ向かう吐出物の流れを生じさせて、ノズル内部20の壁に付着した異物を吐出口19から流し出す。その際、同時にエネルギ発生素子18を駆動させながら洗浄することが好ましい。エネルギ発生素子18を駆動することで、吐出物に振動を与えて異物を吐出口19から流し出す。ここで、S6で吐出口19から流れ出た異物が、吐出口側表面58に付着することが考えられる。そこで、S7では、吐出口側表面58に沿った流れを生じさせる。
S7で、圧力制御部13で第二空間67の圧力P2を下げて、第一空間68の圧力P1よりも第二空間67の圧力P2を高くする(P2>P1、P1<0kPa、P2>0kPa)。これによって、供給口21から吐出口19に向かう吐出物の流れを生じさせて、吐出口側表面58に沿う吐出物の流れを誘起させ吐出口側表面58から異物を取り除く。
その後、S8で、S4からS7の処理をN(N>0)回繰り返したかを判断して、繰り返していなければS4に戻る。S8で、S4からS7の処理がN回完了していれば、洗浄工程が終了となる。
洗浄工程の終了を判断する(終了判断)手段は、吐出装置を用いた吐出評価結果(吐出結果)を用いてもよいし、パーティクル測定装置を用いたパーティクル測定結果を用いてもよい。図5、図7は、本実施形態における洗浄工程を示したフローチャートであり、図4とはS1からS7まで同様であるが、洗浄工程を終了する判断を行う工程が異なる。以下図5のフローチャートを用いて、吐出評価装置を用いた吐出評価結果に基づき洗浄工程の終了を判断する場合について、図7のフローチャートを用いて、パーティクル装置を用いたパーティクル測定結果に基づき洗浄工程の終了を判断する場合について説明する。
図5において、S8で、吐出評価を行う処理(S8-1)と、吐出評価結果が良好であったか判断する処理(S8-2)を行う。図6に、S8-1で用いる吐出装置の一例を示す。図6に示す、吐出検出機構71で吐出物8を検出する。吐出検出機構71は、吐出装置10から吐出された吐出物8に関する情報を取得できる場所に位置する。吐出物8に関する情報は、カメラ等で取得した画像を処理するものであってもよいし、不図示の照射部から照射した光を検出し、吐出された液滴が照射光を通過したか否かを検出するものであってもよい。S8-2において、吐出検出機構71で取得した情報をもとに、例えば吐出孔から液が所望の速度及び体積で吐出されたことを確認し、吐出評価結果が良好であると判断することで、洗浄工程を終了する。
図7において、S8で、パーティクル評価を行う処理(S8-1)と、パーティクル測定結果が良好であるか判断する処理(S8-2)を行う。図8に、S8-1で用いるパーティクル測定装置の一例を示す。図8に示す、パーティクル測定装置72で、洗浄液中のパーティクル測定を行う。S8-2においてパーティクル測定結果が0.1個/ml以下であることを確認し、パーティクル測定結果が良好であると判断することで、洗浄工程を終了する。パーティクル測定を行う洗浄液は、有機物を溶解する液体のほか、一般的にパーティクル測定感度の高い水を用いてもよい。
ここで、上述の洗浄工程におけるノズル内部20の洗浄で、吐出口19から供給口21への流れを生じさせて行う処理(S4)を供給口21から吐出口19への流れを生じさせて行う処理(S6)に対して先行して行う理由を説明する。吐出口19は、吐出物が流れる流路の中で断面積が最小となる。そのため、初めに供給口21から吐出口19の流れを誘起した場合、ノズル内部20の壁に吐出口19の開口面積よりも大きな異物が付着していた場合、吐出口19で目詰まりを起こす可能性がある。そこで、本実施形態では、吐出口19から供給口21への流れを生じさせる処理を先行して行うことで、ノズル内部20の壁に付着した異物を供給口21から排出して、吐出口19での目詰まりを防止する。
このように、吐出口から供給口へと向かう流れと、供給口から吐出口へと向かう流れとを交互に生じさせることでモジュール基板の洗浄を行う。これによって、吐出口内およびヘッド面の異物をより確実に除去することができるモジュール基板の洗浄方法および洗浄装置を実現することができた。
13 圧力制御部
19 吐出口
21 供給口
57 モジュール基板
58 吐出口側表面
59 供給口側表面
67 第二空間
68 第一空間
100 モジュール基板洗浄装置

Claims (15)

  1. モジュール基板の一方の面に設けられ、流体を吐出可能な吐出口と、前記モジュール基板の他方の面に設けられ、前記吐出口と前記モジュール基板の内部で連通し、前記吐出口よりも開口面積が大きな供給口と、を備えた前記モジュール基板を洗浄する洗浄方法であって、
    前記モジュール基板の外部であり、前記モジュール基板の前記吐出口が形成された吐出口面と接する第一空間を流体で満たす工程と、
    前記モジュール基板の外部であり、前記モジュール基板の前記供給口が形成された供給口面と接する第二空間を流体で満たす工程と、
    前記吐出口から前記供給口へと流体を流す第一洗浄工程と、
    前記供給口から前記吐出口へと流体を流す第二洗浄工程と、
    を有することを特徴とするモジュール基板の洗浄方法。
  2. 前記第一洗浄工程及び前記第二洗浄工程の少なくとも一方の洗浄工程において、前記モジュール基板が有する流体を吐出するための機構を用いて、流体に振動を加える請求項1記載の洗浄方法。
  3. 前記流体が、モジュール基板に付着した有機物を溶解する液体である請求項1または請求項2に記載のモジュール基板の洗浄方法。
  4. 前記液体が、アルコール類、エーテル類である請求項3に記載のモジュール基板の洗浄方法。
  5. 前記第一洗浄工程を行った後に前記第二洗浄工程を行う請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のモジュール基板の洗浄方法。
  6. 前記第一洗浄工程と前記第二洗浄工程とを複数回行う請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のモジュール基板の洗浄方法。
  7. 前記第一洗浄工程、及び前記第二洗浄工程の終了判断を、前記吐出口からの流体の吐出結果から行う請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のモジュール基板の洗浄方法。
  8. 前記第一洗浄工程、及び前記第二洗浄工程の終了判断を、前記第一空間、及び前記第二空間を満たす流体のパーティクル測定結果から行う請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のモジュール基板の洗浄方法。
  9. 前記第一洗浄工程では、前記第二空間における圧力を制御可能な圧力制御手段で前記第二空間の圧力を制御することで、流体を前記吐出口から前記供給口へと流す請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載のモジュール基板の洗浄方法。
  10. 前記第二洗浄工程では、前記圧力制御手段で前記第二空間における圧力を制御することで、流体を前記供給口から前記吐出口へと流す請求項9に記載のモジュール基板の洗浄方法。
  11. 前記圧力制御手段によって、前記第二空間と可撓性部材によって分けられた第三空間における圧力を制御することで、前記第一洗浄工程および前記第二洗浄工程を行う請求項10に記載のモジュール基板の洗浄方法。
  12. 前記第一洗浄工程には、前記供給口面の洗浄を行う供給口面洗浄工程が含まれ、前記第二洗浄工程には、前記吐出口面の洗浄を行う吐出口面洗浄工程が含まれる請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載のモジュール基板の洗浄方法。
  13. 前記第二空間における流体の循環を行う循環工程を更に有する請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載のモジュール基板の洗浄方法。
  14. 前記循環工程では、循環する流体のろ過を行う請求項13に記載のモジュール基板の洗浄方法。
  15. モジュール基板の一方の面に設けられ、流体を吐出可能な吐出口と、前記モジュール基板の他方の面に設けられ、前記吐出口と前記モジュール基板の内部で連通し、前記吐出口よりも開口面積が大きな供給口と、を備えた前記モジュール基板と、
    流体を収容可能であり、内部が可撓性部材で第二空間と第三空間とに分けられ、前記モジュール基板の前記供給口と前記第二空間とが連通する収容容器と、
    前記第三空間と接続され、前記第三空間の圧力を制御可能な圧力制御手段と、
    前記モジュール基板の前記吐出口が開口する面を覆うことが可能に設けられ、前記モジュール基板と当接することで前記吐出口と連通する第一空間を形成するキャップ手段と、を備えた洗浄装置において、
    前記第一空間と前記第二空間とを流体で満たし、
    前記圧力制御手段によって、前記吐出口から前記供給口への流体の流れおよび前記供給口から前記吐出口への流体の流れを生じさせることで前記モジュール基板を洗浄することを特徴とする洗浄装置。
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