JP3823049B2 - ペースト塗布機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はペースト収納筒に充填されたペーストを、ノズルの吐出口から基板上に吐出させながら基板とノズルの相対位置関係を変化させ、基板上に所望形状のペーストパターンを描画するペースト塗布機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術としては、特開平１１−２６２７１２号公報では、ペースト収納筒とノズル及び基板うねり測定用の距離計を直動ガイドで案内したＺ軸テーブルを、ボールねじとサーボモータにより上下方向に制御し、基板表面にペーストパターンを塗布描画する構成にしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の技術としては、塗布機カバーに側面に開口部を設け、また、架台上面の気流を下面に通す開口部も設け、清浄なダウンフローを流して塗布時の清浄度を安定化を図っているが、装置の環境条件によって、清浄度が低下する問題があり、清浄度の向上が求められている。
【０００４】
上述のように、本発明の目的は、かかる問題を解消し、塗布動作時における架台上部に堆積したパーティクルの舞い上がりによる、基板上の清浄度が低下することを防止しできるペースト塗布機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は塗布機上部からのダウンフローに加えて、基板テーブル側面に沿って大気（パーティクル）の吸引口を設け、かつ、安全カバー内周の４面に大気（パーティクル）の吸引口を設け、塗布動作時の清浄度を向上できることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図１は本発明によるペースト塗布機の一実施形態を示す斜視図である。
【０００７】
図１において、架台１の面上には、Ｘ軸方向への移動ガイドを備えたＸ軸移動テーブル３が設けられている。このＸ軸移動テーブル３に直交するように、Ｙ軸方向への移動ガイドを備えたＹ軸移動テーブル５が設けてある。更に、Ｘ軸移動テーブル３上には、Ｙ軸移動テーブル５をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸サーボモータとボールネジが設けられいる。また、Ｙ軸移動テーブル５上ににはθ軸移動テーブル８が設けてあり、Ｙ軸移動テーブルにθ軸移動テーブル８をＹ軸方向に移動させるためのＹ軸サーボモータ６とボールネジが設けてある。θ軸移動テーブル８上には基板保持機構を備えた基板保持テーブル７が設けてある。θ軸移動テーブル８には基板保持テーブル７をθ軸方向に回転させるためのθ軸サーボモータ８ａが設けてある。ここで、基板保持機構は、基板を負圧により吸引し吸着させる吸引吸着機構を用いている。
【０００８】
また、架台１上にはＺ軸テーブル支持架台２が設けてある。Ｚ軸テーブル支持架台２には、Ｚ軸移動テーブル支持ブラケット１０が設けられ、このＺ軸移動テーブル支持ブラケット１０に、Ｚ軸方向の移動ガイドを備えたＺ軸移動テーブル１１が固定されている。Ｚ軸移動テーブル１１上には距離計１６やペースト収納（シリンジ）１３等を取り付けた支持台（可動部）が設けられ、Ｚ軸移動テーブル１１にはこの支持台をＺ軸方向に移動させるためのＺ軸サーボモータ１２やボールネジが設けてある。また、ペースト収納筒１３は、支持台（可動部）に着脱自在に取り付けられている。ペースト収納筒１３の先端側にはノズル支持具１４が設けてある。
【０００９】
また、照明の可能な光源を有する鏡筒を備えた画像認識カメラ１５も、基板の位置合わせやペーストパターンの形状認識などのために、支持台に基板に対向するように設けられている。
【００１０】
更に、架台１の内部には、各サーボモータ４、６、８ａ、１２などを制御する主制御部１７が設けられている。この制御部１７は、ケーブル２１を介して副制御部１８に接続されている。副制御部１８にはモニタ１９と、キーボード２０と外部記憶装置１８ａとが接続されている。キーボード２０からは、かかる主制御部１７での各種処理のためのデータが入力される。また、画像認識カメラ１５で捉えた画像や主制御部１７での処理状況がモニタ１９で表示される。更に、キーボード２０から入力されたデータなどは、外部記憶装置であるハードディスク１８ａやフロッピディスク１８ｂなどの記憶媒体に記憶保管される。
【００１１】
図２に図１におけるペースト収納筒１３と距離計１６との部分を拡大して示す斜視図を示す。本図において、図１に対応する部分には同一符号をつけている。
【００１２】
図２において、距離計１６は、下端部に三角形の切込部があって、その切込部に発光素子と複数の受光素子とが設けられている。ノズル１３ａは、距離計１６の切込部の下部に位置付けられている。距離計１６は、ノズル１３ａの先端部からガラスからなる基板９の表面（上面）までの距離を非接触の三角測法で計測する。即ち、上記三角形の切込部での片側の斜面に発光素子が設けられ、この発光素子から放射されたレーザ光Ｌは基板９上の計測点Ｓで反射し、上記切込部の他方の斜面に設けられた複数の受光素子のいずれかで受光される。従って、レーザ光Ｌはペースト収納筒１３やノズル１３ａで遮られることはない。
【００１３】
また、基板９上でのレーザ光Ｌの計測点Ｓとノズル１３ａの直下位置とは基板９上で僅かな距離ΔＸ、ΔＹだけずれる。この僅かな距離ΔＸ、ΔＹ程度のずれでは、基板９の表面の凹凸に差がないので、距離計１６の計測結果とノズル１３ａの先端部から基板２８の表面（上面）までの距離との間に差は殆ど存在しない。 従って、この距離計１６の計測結果に基いてＺ軸サーボモータ１２を制御することにより、基板９の表面の凹凸（うねり）に合わせてノズル１３ａの先端部から基板９の表面（上面）までの距離（間隔）を一定に維持することができる。
【００１４】
このようにして、ノズル１３ａの先端部から基板９の表面（上面）までの距離（間隔）は一定に維持され、かつ、ノズル１３ａから吐出される単位時間当りのペースト量が定量に維持されることにより、基板９上に塗布描画されるペーストパターンは幅や厚さが一様になる。
【００１５】
ところで、従来の塗布機においては、基板を設置するテーブルは、各動作毎に架台上で平面方向に移動している。このとき、クリールームの上方から流される清浄なダウンフローは、装置内のテーブル移動により、乱され、局所的にわずかに負圧となるなど、架台上にわずかに堆積したパーティクルが舞い上がり、処理中の基板に落下、付着する問題がある。
【００１６】
このため、本発明の実施形態では図５に示すようにパーティクルを吸引する手段と吸着する手段とを併用する構成とした。図５に、パーティクル吸引手段と吸着手段備えたペースト塗布機を示す。
【００１７】
図５に示すようにパーティクルが基板上に落下、付着することを防ぐことを目的に、基板保持テーブル７のＸＹ軸方向の両側に第1吸引手段としての空気の吸引口２７を設けてある。また、ＸＹθテーブルを設置している装置（架台１の上面）の外周を囲む安全カバー３０が設けてある。この、安全カバー３０を設けた装置の外周（安全カバー３０の内側）に第２吸引手段としての吸引口２８を設けてある。なお、安全カバー３０の上部には、清浄なダウンフロー用の空気流を発生させるための図示していない送風手段が設けてある。この送風手段は、場合によっては設ける必要はない。また、ＸＹθテーブルを設置する架台１の上面にパーティクルを吸着するために、静電吸着手段である静電吸着プレート２６を設けた。そして、基板の搭載、排出動作や塗布動作中に、上記の吸引手段と静電吸着手段を動作させ、装置内で浮遊するパーティクルを吸引又は、吸着することにより、基板上部の塗布環境を清浄に保つようにした。
次に、本実施形態における制御系の構成を説明する。
図３は、図１における制御部の構成を示すブロック図である。 同図において、主制御部１７は、マイクロコンピュータ１７ａと、データ通信バス１７ｃと、モータコントローラ１７ｂと、各軸ドライバ１７ｆ〜１７ｉと、画像処理装置１７ｅと、外部インターフェース１７ｄとを内蔵している。
【００１８】
この主制御部１７において、マイクロコンピュータ１７ａがデータ通信バス１７ｃに接続されている。更に、このデータ通信バス１１には、モータコントローラ１７ｂと、画像認識カメラ１５で得られる映像信号を処理する画像処理装置１７ｅと、副制御部１８との間の信号伝送やレギュレータ２２ａ、２３ａ、バルブユニット２４の制御、及び、距離計１６の入力を行なう外部インターフェース１７ｄが接続されている。また、モータコントローラ１７ｂには、Ｘ、Ｙ、θ、Ｚの各軸ドライバ１７ｆ〜１７ｉが接続されている。
【００１９】
また、マイクロコンピュータ１７ａには図示しないが、主演算部や後述する塗布描画を行なうための処理プログラムを格納したＲＯＭ、主演算部での処理結果や外部インターフェース１７ｄ及びモータコントローラ１７ｂからの入力データを格納するＲＡＭ、外部インターフェース１７ｄやモータコントローラ１７ｂとデータをやりとりする入出力部などを備えている。
【００２０】
各軸ドライバ１７ｆ〜１７ｉには、それぞれ各サーボモータ４、６、８ａ、１２が接続されており、各サーボモータに設けてあるエンコーダにより回転量を検出し、その検出結果をＸ、Ｙ、Ｚ、θの各軸ドライバ１７ｆ〜１７ｉに戻して位置制御を行なっている。
【００２１】
サーボモータ４、６、８ａ、１２が、キーボード２０から入力されてマイクロコンピュータ１７ａのＲＡＭに格納されているデータに基いて正逆回転することにより、基板保持テーブル７（図１）に保持された基板９が、Ｚ軸移動テーブル１１（図１）を介して、支持したノズル１３ａ（図２）に対し、Ｘ、Ｙ軸方向に任意の距離を移動する。その移動中、ペースト収納筒１３に僅かな気圧が継続して印加されてノズル１３ａの先端部の吐出口からペーストが吐出され、基板９に所望のペーストパターンが塗布描画される。
【００２２】
尚、本実施形態の空圧系は、正圧源２３と負圧源２２を有しており、正圧源２３からの配管には正圧レギュレータ２３ａが設けてあり、負圧源２２には負圧レギュレータ２２ａが設けてある。この正、負のレギュレータ２２ａ、２３ａは外部インターフェース１７ｄからの制御信号に応じて所定の圧力に調整して、バルブユニット２４を介してペースト収納筒１３に所定圧の空気を送り込む。
【００２３】
更に、他の空圧系として、図５で説明した第１の吸引手段の吸引口２７及び第２の吸引手段の吸引口２８に接続される負圧源２９が設けてある。この負圧源２９で発生した負圧のON・OFF制御を、マイクロコンピュータ１７ａからの指令信号を外部インターフェースを介して吸引口の空圧系に設けたバルブ機構に加えることで行い、基板面、及びケース内の塵埃を吸着するようにしてある。尚、本実施形態では、負圧源２９をペースト塗布用の負圧源２２と別に設けた構成としたが、負圧源を共通化しても良い。
【００２４】
さらに、外部インターフェースに１７ｄには静電吸着手段である静電吸着プレート２６が接続されており、マイクロコンピュータ１７ａからの制御信号に基づいて静電吸着プレート２６が制御される。
【００２５】
基板保持テーブル７に保持された基板９がＸ、Ｙ軸方向への水平移動中に距離計１４がノズル１３ａと基板９との間隔を計測し、これを常に一定の間隔を維持するように、サーボモータ１２がＺ軸ドライバ１７ｉで制御される。
【００２６】
次に、図４により、この実施形態での装置の動作について説明する。なお、図５では基板保持テーブル上に基板９が既に搬入されている状態からの動作を示してある。なお、図５でも詳細に示していないが、基板搬入時は安全カバー３０の基板搬入側に開口部又は開閉可能な扉として構成されている。更に、この基板搬入側の安全カバーに設けてある第２吸引手段も安全カバーと一緒に移動される構成にし、基板搬入のじゃまにならないようにしてある。
【００２７】
図４において、電源が投入されると（ステップ１００）、まず、塗布機の初期設定が実行されるが（ステップ２００）、この初期設定工程では、図１において、サーボモータ４、６、８a、１２を駆動することにより、基板保持テーブル７をＸ、Ｙ、θ方向に移動させて所定の基準位置に位置決めする。尚位置決め動作開始から塗布動作終了までの間は、第１及び第２吸引口よりパーテクルの吸引動作と架台面上のパーティクルの舞上りを防止するために静電吸着手段を動作させる。なお、このとき第１及び第２吸引口２７、２８及び静電吸着プレート２６のすべてを動作させる必要はなく、少なくともこれら吸引、吸着機構のうちの２つを動作させればよい。
【００２８】
次に、ノズル１３ａ（図２）を、そのペースト吐出口がペースト塗布を開始する位置（即ち、ペースト塗布開始点）となるように、所定の原点位置に設定すると共に、前回装置を停止した時に設定されていた品種のペーストパターンの塗布に関係する全てのデータや基板位置データの設定を行なうものである。
【００２９】
かかるデータの入力は、キーボード２０（図１）から行なわれ、入力されたデータは、前述したように、マイクロコンピュータ１７ａ（図３）に内蔵されたＲＡＭに格納される。
【００３０】
この初期設定工程（ステップ２００）が終了すると、次に、基板９を基板吸着機構７（図１）に搭載して保持させる（ステップ３００）。以上の工程が終了すると、次に、基板予備位置決め処理（ステップ４００）を行なう。この処理では、基板保持機構７に搭載された基板９の位置決め用マークを画像認識カメラ１５で撮影し、位置決め用マークの重心位置を画像処理で求めて基板９のθ方向での傾きを検出し、これに応じてサーボモータ８ａ（図３）を駆動し、このθ方向の傾きも補正する。
【００３１】
なお、ペースト収納筒１３内の残りペーストが少ない場合には、次のペースト塗布作業では、この作業の途中でペーストの途切れがないようにするために、前以てペースト収納筒１３をノズル１３ａとともに交換するが、このようにノズル１３ａを交換すると、その位置ずれが生ずることがあるので、基板９のペーストパターンを形成しない箇所に交換した新たなノズル１３ａを用いて十字描画を行ない、この十字描画交点の重心位置を画像処理で求め、この重心位置と基板９上の位置決め用マークの重心位置との間の距離を算出して、これをノズル１３ａのペースト吐出口の位置ずれ量ｄｘ、ｄｙとしてマイクロコンピュータ１７ａに内蔵のＲＡＭに格納する。これにより、基板予備位置決め処理（ステップ４００）を終了する。
【００３２】
かかるノズル１３ａの位置ずれ量ｄｘ、ｄｙは、後に行なうペーストパターンの塗布描画の動作時、この位置ずれを補正するようにする。
【００３３】
次に、ペーストパターン描画処理（ステップ５００）を行なう。
【００３４】
この処理では、塗布開始位置にノズル１３ａの吐出口を位置付けるために、基板９を移動させ、ノズル位置の比較・調整移動を行なう。このために、まず、先の基板予備位置決め処理（ステップ４００）で得られてマイクロコンピュータ１７ａのＲＡＭに格納されたノズル１３ａの位置ずれ量ｄｘ、ｄｙが、図２に示したノズル１３ａの位置ずれ量の許容範囲△Ｘ、△Ｙにあるか否かの判断を行なう。許容範囲内（△Ｘ≧ｄｘ及び△Ｙ≧ｄｙ）であればそのままとし、許容範囲外（△Ｘ＜ｄｘまたは△Ｙ＜ｄｙ）であれば、この位置ずれ量ｄｘ、ｄｙを基に基板９を移動させることにより、ノズル１３ａのペースト吐出口と基板９の所望位置との間のずれを解消させ、ノズル１３ａを所望位置に位置決めする。
【００３５】
次に、ノズル１３ａの高さをペーストパターン描画高さに設定する。ノズルの初期移動距離データに基づいてノズル１３ａを初期移動距離分下降させる。続く動作では、基板９表面高さを距離計１４により測定し、ノズル１３ａ先端がペーストパターンを描画する高さに設定されているか否かを確認し、描画高さに設定できていない場合は、ノズル１３ａを微小距離下降をさせ、上記の基板９表面計測とノズル１３ａの微小距離下降を繰返し動作をおこない、ノズル１３ａ先端をペーストパターンを塗布描画する高さに設定する。また、ペースト収納筒１３が交換されていないときには、ノズル１３ａの位置ずれ量ｄｘ、ｄｙのデータはないので、ペーストパターン描画処理（ステップ５００）に入ったところで、直ちに、上記で説明したノズル１３ａの高さ設定を行なう。
【００３６】
以上の処理が終了すると、次に、マイクロコンピュータ１７ａのＲＡＭに格納されたペーストパターンデータに基づいてサーボモータ４、６が駆動され、これにより、ノズル１３ａのペースト吐出口が基板２８に対向した状態で、このペーストパターンデータに応じて、基板９がＸ、Ｙ方向に移動するとともに、ペースト収納筒１３に僅かな気圧を印加してノズル１３ａのペースト吐出口からのペーストの吐出を開始する。これにより、基板９へのペーストパターンの塗布描画が開始する。
【００３７】
そして、これとともに、先に説明したように、マイクロコンピュータ１７ａは距離計１４からノズル１３ａのペースト吐出口と基板９の表面との間隔の実測データを入力し、基板９の表面のうねりを測定して、この測定値に応じてサーボモータ１２を駆動することにより、基板９の表面からのノズル１３ａの設定高さが一定に維持される。
【００３８】
このようにして、ペーストパターンの描画が進むが、ノズル１３ａのペースト吐出口が基板９上の上記ペーストパターンデータによって決まる描画パターンの終端であるか否かの判断により、この終端でなければ、再び基板の表面うねりの測定処理に戻り、以下、上記の塗布描画を繰り返して、ペーストパターン形成が描画パターンの終端に達するまで継続する。
【００３９】
そして、この描画パターン終端に達すると、サーボモータ１２を駆動してノズル１３ａを上昇させ、このペーストパターン描画工程（ステップ５００）が終了する。この描画工程が終了すると、先に述べたように、吸引・吸着両手段の動作を停止する。
【００４０】
次に、基板排出処置（ステップ６００）に進み、図１において、基板９の保持を解除し、装置外に排出する。
【００４１】
そして、以上の全工程を停止するか否かを判定し（ステップ７００）、複数枚の基板に同じパターンでペースト膜を形成する場合には、ステップ３００から繰り返され、全ての基板についてかかる一連の処理が終了すると、作業が全て終了（ステップ８００）となる。
【００４２】
また、吸着手段は、基板表面での気流とＸＹθ機構の側面での気流を安定化させることにも寄与することができる。
更に、静電吸着手段で保持したパーティクルは、定期的に清掃するようにすることで、効果的に吸着できる様になる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、塗布機上部からのダウンフローに加えて、基板テーブル側面に沿って大気（パーティクル）の吸引口を設け、かつ、安全カバー内周の４面に大気（パーティクル）の吸引口を設けパーティクルを含んだ空気を吸引し、又、静電吸着手段を架台上面に設置し、堆積したパーティクルの巻き上げを防止し、塗布動作時の清浄度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるペースト塗布機の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した実施形態でのペースト収納筒と距離計との配置関係を示す斜視図である。
【図３】図１に示した実施形態での制御系統を示すブロック図である。
【図４】図１に示した実施形態の全体動作を示すフローチャートである。
【図５】図１に示した実施形態での吸引手段と静電吸着手段を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…架台、２…Ｚ軸テーブル支持架台、３…Ｘ軸移動テーブル、４…Ｘ軸サーボモータ、５…Ｙ軸移動テーブル、６…Ｙ軸サーボモータ、７…基板保持機構、８…θ軸移動テーブル、９…基板、１０…Ｚ軸移動テーブル支持ブラケット、１１…Ｚ軸移動テーブル、１２…Ｚ軸サーボモータ、１３…ペースト収納筒（シリンジ）、１４…ノズル支持具、１５…照明の可能な光源を備えた鏡筒と画像認識カメラ、１６…距離計、１７…主制御部、１８…副制御部、１８ａ、ハードディスク、１８ｂ…フロッピィーディスク、１９…モニタ、２０…キーボード、２１…接続ケーブル、２２…負圧源、２２ａ…負圧レギュレータ、２３…正圧源、２３ａ…正圧レギュレータ、２４…バルブユニット、２６…静電吸着プレート、２７…第１部吸引手段、２８…第２吸引手段。

Claims (2)

1. ペースト収納筒に充填したペーストを吐出する吐出口を有するノズルと、前記吐出口に対向して基板を載置する基板支持テーブルと、前記基板支持テーブルを保持する架台と、前記ペースト収納筒と前記テーブルとを相対移動するため夫々に設けた駆動機構とを備えたペースト塗布機において、
   前記基板支持テーブルの周囲に設けた第１の吸引手段と、装置全体を囲むように設けた安全カバーと、前記安全カバー上部には清浄なダウンフローの空気流を発生させる送風手段を有し、前記安全カバーに前記基板支持テーブルの周囲と対向するように設けた第２の吸引手段と、前記基板支持テーブルを保持する架台面上に静電吸着手段を設けたことを特徴とするペースト塗布機。
2. 請求項１に記載のペースト塗布機において、第１の吸引手段と、第２の吸引手段及び静電吸着手段とを適宜２つ以上稼動させることを特徴とするペースト塗布機。

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