JP3907491B2 - パターン形成装置 - Google Patents
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上にパターンを形成する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に微細なパターンを形成する際には、従来より、フォトリソグラフィが利用されている。例えば、プラズマ表示装置に用いられるパネルを製造する際の隔壁形成では隔壁材料を基板の全面に塗布した後、レジスト塗布、乾燥、露光、現像、エッチング、剥離等の工程を経て不要部分の除去が行われる。基板上に厚いパターンを形成する際には、フォトリソグラフィが一般的に利用されるが、多数の装置を用いた複雑な工程が必要となるため、製造コストが高くなるという問題を有している。さらに、パターンの種類を変更する際には、関連するマスクを交換したり、各装置の設定を全て変更しなければならない。
【０００３】
一方、スクリーン印刷を用いて基板上に厚いパターンを形成する場合、複数回の印刷が必要になるとともに複数回の印刷に使用されるスクリーンのメッシュの細かさやパターン（開口の大きさ）を僅かに変更する必要があり、メッシュ交換に伴うスループットの低下およびコストアップが生じてしまう。
【０００４】
そこで、近年ではノズルから材料を吐出することにより基板上にパターンを形成する技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、基板上の広い領域に効率よくパターンを形成するためには、多数の吐出口からパターン形成用の材料が同時に吐出されることが好ましい。また、例えば、平面表示装置用のパネルには様々なサイズがあり、基板ごとに様々なピッチにてパターンの形成が行われることやメンテナンスの容易さ等を考慮すると、複数の吐出口を有する複数のノズルが着脱可能に設けられることが好ましいといえる。
【０００６】
一方、形成されるパターンの精度を向上させるには、ノズルをできるだけ基板に接近させる必要がある。ところが、形成されるパターンの高さより低い位置まで複数のノズルを基板に接近させると、複数のノズルの配置状態によっては一方のノズルにより形成されたパターンと他方のノズルとが干渉してしまう（すなわち、パターンを潰してしまう）という問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、複数の吐出口を有する複数のノズルを使用しつつ基板上に適切なパターンを形成することを主たる目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板上にパターンを形成するパターン形成装置であって、パターンを形成するための所定の材料を基板に向けて吐出する吐出部と、基板の主面に沿う第１の方向へと前記吐出部を前記基板に対して相対的に移動させる移動機構とを備え、前記吐出部が、前記第１の方向に垂直かつ前記主面に平行な第２の方向に関して所定のピッチにて配列された複数の吐出口を有する第１ブロックおよび第２ブロックを有し、前記吐出部の相対的移動方向に関して前記第１ブロックが前記第２ブロックの後側に配置されるとともに前記第１ブロックの前記第２ブロック側の吐出口と前記第２ブロックの前記第１ブロック側の吐出口とが前記第２の方向に関して前記所定のピッチだけ離れており、前記第１ブロックが、前記第２ブロックの前記第１ブロック側の吐出口から吐出された材料との干渉を避けるための凹部を有する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターン形成装置であって、前記吐出部が、前記第１ブロックの対称面を中心として前記第２ブロックと対称な第３ブロックを有し、前記第１ブロックが、前記第３ブロックの前記第１ブロック側の吐出口から吐出された材料との干渉を避けるための凹部をさらに有する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のパターン形成装置であって、前記複数の吐出口が、基板に向かう方向から前記吐出部の相対的移動方向に関して後側に傾斜して開口している。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン形成装置であって、前記吐出部とともに移動し、基板上に吐出された前記所定の材料に光を照射して硬化させる硬化部をさらに備え、前記吐出部が、前記硬化部からの光を前記吐出部の吐出口に対して遮光する遮光部を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一の実施の形態に係るパターン形成装置１の概略構成を示す図である。パターン形成装置１は、プラズマ表示装置のガラス基板（以下、「基板」という。）９上に隔壁９１のパターンを形成する装置であり、隔壁９１が形成された基板９は他の工程を介してプラズマ表示装置の組立部品であるパネル（通常、リアパネル）となる。
【００１４】
パターン形成装置１では、基台１１上にステージ移動機構２が設けられ、ステージ移動機構２により基板９を保持するステージ３が図１中に示すＸ方向に移動可能とされる。基台１１にはステージ３を跨ぐようにしてフレーム１２が固定され、フレーム１２には基板９に向けて隔壁材料の吐出を行うヘッド部５が取り付けられる。
【００１５】
ステージ移動機構２は、モータ２１にボールねじ２２が接続され、さらに、ステージ３に固定されたナット２３がボールねじ２２に取り付けられた構造となっている。ボールねじ２２の上方にはガイドレール２４が固定され、モータ２１が回転すると、ナット２３とともにステージ３がガイドレール２４に沿ってＸ方向に滑らかに移動する。
【００１６】
ヘッド部５は、支持部５２および基板９上に隔壁材料を吐出しながら硬化させる複数のノズルユニット５３を有し、支持部５２はフレーム１２に固定されたベース５１の下面に取り付けられ、複数のノズルユニット５３は支持部５２の下部に取り付けられる。支持部５２には逆止弁５２１を介して隔壁材料を供給する供給管５２２、および、光ファイバ５２６を介して紫外線を発生する光源ユニット５２７が接続され、支持部５２内を経由して各ノズルユニット５３に隔壁材料や紫外線が導かれる。供給管５２２は分岐しており、一方がポンプ５２３に接続され、他方が制御弁５２４を介して隔壁材料を貯留するタンク５２５に接続される。
【００１７】
ステージ移動機構２のモータ２１、ポンプ５２３、制御弁５２４および光源ユニット５２７は制御部６に接続され、これらの構成が制御部６により制御されることにより、パターン形成装置１による基板９上への隔壁パターンの形成が行われる。
【００１８】
図２は支持部５２に取り付けられたノズルユニット５３を（−Ｚ）側から（＋Ｚ）方向を向いて見たときの様子を示す図である。複数のノズルユニット５３は（＋Ｘ）方向および（−Ｘ）方向（すなわち、基板９に対するヘッド部５の相対的移動方向）に交互にずれながらＹ方向に２列になるように支持部５２に取り付けられる。ノズルユニット５３は支持部５２に形成された挿入口５２８に挿入され、ノズルユニット５３側の基準となる複数の部位と挿入口５２８内の基準となる複数の部位とが当接することによりノズルユニット５３がＸ，ＹおよびＺ方向に精度よく位置決めされる。なお、図２（および後述の図３）では、挿入口５２８とノズルユニット５３との間の隙間に存在する位置決め用の突起等の図示を省略している。
【００１９】
ノズルユニット５３は支持部５２を貫通する固定ねじ（図示省略）等に付勢されることにより、支持部５２に固定される。したがって、ノズルユニット５３の交換は、固定ねじをゆるめる等してノズルユニット５３を取り出し、新たなノズルユニット５３を挿入口５２８の内部に当接させて固定するだけで簡単に行うことができる。
【００２０】
図３は支持部５２に取り付けられたノズルユニット５３を（＋Ｙ）側から（−Ｙ）方向を向いて見たときの様子を示す図であり、図４は（−Ｘ）側から（＋Ｘ）方向を向いて見たときの様子を示す図である。以下、ノズルユニット５３の構成について、図２ないし図４を参照しながら説明を行う。
【００２１】
ノズルユニット５３では、先端にＹ方向に並ぶ複数の吐出口７２１が設けられたノズルブロック７２がユニット本体７１の下部に取り付けられ、先端が加工された光ファイバである光照射部７３も吐出口７２１のおよそ上方に位置するようにユニット本体７１に取り付けられる。なお、吐出口７２１に至るユニット本体７１およびノズルブロック７２内の流路は、パッキン等を介して支持部５２内の隔壁材料の流路と接続され、光照射部７３も支持部５２内の光ファイバ（図１に示す光ファイバ５２６に接続された光ファイバ）とカップリングを介して光学的に接続される。これらの接続はノズルユニット５３を支持部５２に取り付けるのみで実現される。
【００２２】
図３に示すように、ノズルブロック７２は（−Ｚ）方向（すなわち、基板９に向かう方向）から（−Ｘ）側（すなわち、ヘッド部５の基板９に対する相対的移動方向に関して後側）に傾斜してユニット本体７１に取り付けられ、吐出口７２１への流路が（−Ｚ）方向から（−Ｘ）側に傾斜した状態とされる。ノズルブロック７２の先端部の（−Ｚ)側の角はＸＹ平面に平行な面７２２に加工され、（＋Ｚ）側の角は光照射部７３側である（−Ｘ）方向に突出した形状（例えば、大きな面取り加工が意図的に行われていない形状）とされる。（＋Ｚ）側の角は、後述のように光照射部７３からの紫外線を吐出口７２１に対して遮光する役割を果たすことから、以下、遮光部７２３と呼ぶ。
【００２３】
ノズルユニット５３において、複数の吐出口７２１は図４に示すように所定ピッチＬ１にてＹ方向に形成されている。また、ノズルユニット５３間における隔壁材料の吐出間隙もＹ方向に関して吐出口７２１のピッチＬ１と等しくされる。すなわち、１つのノズルブロック７２（以下、「注目ノズルブロック」という。）と隣接するノズルブロック７２（以下、「隣接ノズルブロック」という。）とにおいて、注目ノズルブロック７２の隣接ノズルブロック７２側の吐出口７２１と、隣接ノズルブロック７２の注目ノズルブロック７２側の吐出口７２１とのＹ方向に関する距離がピッチＬ１とされる。
【００２４】
そして、各ノズルブロック７２に対してＹ方向に隣接する２つのノズルブロック７２が、ＺＸ面に平行であって各ノズルブロック７２の中心を通る対称面を中心として対称に配置される。これにより、全ての吐出口７２１がＹ方向（すなわち、ヘッド部５の相対的移動方向に垂直かつ基板９の主面に平行な方向）に関してピッチＬ１にて配列され、広い範囲で一定のピッチＬ１にて隔壁材料の吐出が行われる。
【００２５】
また、図２ないし図４に示すように、（−Ｘ）側に設けられるノズルユニット５３のノズルブロック７２（ヘッド部５の相対的進行方向に関して後側のノズルブロックを、以下、「後側ノズルブロック」という。）のＹ方向に関する両端部には切欠部７２４が設けられる。図４に示すように（−Ｘ）側から（＋Ｘ）方向を向いて見たときに、切欠部７２４は、後側ノズルブロック７２が（＋Ｘ）側のノズルブロック７２（以下、「前側ノズルブロック」という。）の吐出口７２１に重ならない大きさとされる。
【００２６】
具体的には、図４において後側ノズルブロック７２の最も端の吐出口７２１の中心から切欠部７２４の端面までの距離をＬ２とし、吐出口７２１のＹ方向の幅（または、形成される隔壁の幅）をＬ３とした場合、（Ｌ２＜Ｌ１−Ｌ３／２）が満たされるように切欠部７２４が形成される。さらに、切欠部７２４のＺ方向の高さは形成される隔壁の高さよりも高くされる。これにより、後述するように前側ノズルブロック７２により形成された隔壁９１が後側ノズルブロック７２と干渉してしまうことが避けられる。
【００２７】
図５は基板９上に隔壁材料が吐出される様子を（＋Ｙ）側から（−Ｙ）方向を向いて見たときの様子を示す図であり、図６は隔壁材料の吐出途上の基板９上の様子を示す平面図である。これらの図において前側ノズルブロックに符号７２ａを付し、後側ノズルブロックに符号７２ｂを付している。以下、パターン形成装置１による隔壁形成の基本動作について説明する。
【００２８】
吐出口７２１からの隔壁材料の吐出は、図１に示す逆止弁５２１、ポンプ５２３および制御弁５２４により行われる。まず、制御部６の制御により制御弁５２４が開放された状態でポンプ５２３が吸引動作を行う。このとき、逆止弁５２１により隔壁材料の逆流が阻止されるため、タンク５２５からポンプ５２３へと隔壁材料が引き込まれる。次に、制御部６の制御により制御弁５２４が閉じられ、ポンプ５２３が押出動作を行う。これにより、吐出口７２１から連続的に隔壁材料が吐出される。
【００２９】
このとき、制御部６がステージ移動機構２のモータ２１を駆動制御し、吐出口７２１の下方にて基板９の表面が（−Ｘ）方向（図１中の矢印３１の方向）に移動するように制御を行う。これにより、ヘッド部５が基板９の主面に沿う方向に相対的に移動し、図５および図６に示すようにＸ方向に関して前側ノズルブロック７２ａが先行して基板９に隔壁材料を付与して隔壁９１を形成し、後側ノズルブロック７２ｂが前側ノズルブロック７２ａの間において後続するようにして隔壁９１を形成する。そして、後側ノズルブロック７２ｂが通過した後の基板９上の領域は、図６に示すように所定のピッチにて多数の隔壁９１が形成された状態となる。
【００３０】
図５に示すように隔壁材料が吐出される吐出口７２１はノズルブロック７２の面７２２と基板９との距離が１０μｍ程度になるまで近接し、隔壁材料は吐出口７２１の形状に対応した形状で基板９上に吐出される。これにより、吐出口７２１から基板９に向けて隔壁材料を正確かつ安定して吐出することができる。なお、面７２２と基板９との距離は材料の粘度に応じて適宜変更されてよく、基板９が損傷しないのであればノズルブロック７２と基板９とが接触してもよい。
【００３１】
既述のように複数のノズルブロック７２の吐出口７２１はＹ方向に関して一定のピッチにて配列されるため、図５および図６に示すように後側ノズルブロック７２ｂの両端部は前側ノズルブロック７２ａが形成した隔壁９１と重なってしまう。ところが、パターン形成装置１では、後側ノズルブロック７２ｂに切欠部７２４が設けられるため、両側に隣接する２つの前側ノズルブロック７２ａが形成する隔壁９１のうち後側ノズルブロック７２ｂ側のものは切欠部７２４の下方を通過することとなる。その結果、前側ノズルブロック７２ａによる隔壁９１と後側ノズルブロック７２ｂとの干渉を避けることができ、所定のピッチにて多数の隔壁９１を形成することができる。
【００３２】
一方、図５および図６に示すように、基板９上に吐出された隔壁９１には、光照射部７３から紫外線が照射される。隔壁材料はガラスやセラミックスの粉末に紫外線硬化樹脂を含む樹脂を混入したものであり、紫外線が照射されることにより隔壁９１の硬化が行われ、隔壁９１の形状が時間とともに崩れて（ダレて）広がってしまうことが防止される。
【００３３】
これにより、隔壁９１の基板９に接する部分の長さ（Ｗ）に対する高さ（Ｈ）の比（Ｈ／Ｗ）を大きくすることが可能となる。また、吐出口７２１と基板９とが近接することから、極めて形状精度の高い隔壁９１を形成することが実現される。例えば、幅５０μｍ、高さ４００μｍの隔壁であっても適切に形成することが実現される。
【００３４】
なお、パターン形成装置１により形成された隔壁は別途焼成され、有機物が除去される。
【００３５】
ところで、ノズルブロック７２では、吐出口７２１を基板９に近接させるために、基板９に向かう方向からヘッド部５の相対的移動方向に関して後側に傾斜するように吐出口７２１が開口している（すなわち、開口領域の法線方向または流路が傾斜している）が、この場合、ノズルブロック７２の先端の角が小さかったり、角に面取りを行うと吐出口７２１に直接紫外線が入射する可能性が高くなる。紫外線が吐出口７２１に直接照射された場合、吐出口７２１の周囲に僅かに付着した隔壁材料が硬化してしまい、適切な吐出が損なわれる（あるいは、詰まる）恐れがある。ノズルユニット５３では、図５に示すようにノズルブロック７２の吐出口７２１の上部が（−Ｘ）側（光照射部７３側）に突出する遮光部７２３とされることから、紫外線が吐出口７２１に直接照射されることが防止され、適切な吐出が維持される。
【００３６】
以上に説明してきたように、パターン形成装置１では後側ノズルブロック７２ｂの両端部に切欠部７２４を設けることにより、２列に配列されたノズルユニット５３間の干渉を防ぐことができる。さらに、遮光部７２３を設けることにより、光照射部７３からの光を吐出口７２１に対して遮光しつつ基板９上に吐出された隔壁材料を硬化することができる。その結果、吐出口７２１を傾斜させるとともに基板９に接近させることで、吐出口７２１の形状に対応した適切な形状の隔壁９１を基板９上形成することができる。
【００３７】
ところで、切欠部７２４を設けずにノズルブロック７２の端部の厚み（最も端の吐出口７２１からノズルブロック７２の側面までの距離）を隣接するノズルブロック７２が形成する隔壁９１と干渉しない程度まで薄くするという手法も考えられる。しかしながら、この場合、ノズルブロック７２のＹ方向側の側面の全体において強度が低くなり、ノズルユニット５３の交換等の取り扱いの際に必要な強度が得られなくなってしまう。特に、加工精度と加工コストとの関係上、ノズルブロック７２の材料としてはセラミックスを用いることが好ましく、切欠部７２４を設けないとノズルブロック７２のＹ方向側の側面が僅かな衝撃で破損してしまうこととなる。以上のように、切欠部７２４はノズルブロック７２の強度および製作コストに鑑みて重要な役割を果たしている。
【００３８】
図７はノズルブロック７２および光照射部７３の他の例を示す図である。図７では、光照射部７３の先端が（−Ｚ）方向から（＋Ｘ）側に傾斜して設けられ、ノズルブロック７２の先端上面には光照射部７３からの光が吐出口７２１に照射されることを防止する遮光部材７２３ａが取り付けられる。これにより、光照射部７３からの光が吐出口７２１近傍の隔壁材料を硬化させることはなく、基板９上に吐出された隔壁材料を吐出直後に硬化させることができる。
【００３９】
ここで、遮光部材７２３ａのノズルブロック７２に対する相対的位置は調整可能とされており、遮光部材７２３ａの先端がノズルブロック７２の先端からはみ出す長さが適宜変更される。これにより、光照射部７３の位置や姿勢の変更に応じて、あるいは、吐出される材料の特性の変更に応じて吐出口７２１から吐出された材料の適切な位置に紫外線を照射することが容易に可能となる。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００４１】
ノズルユニット５３の配列は２列に限定されるものではなく、３列以上であってもよい。また、隣接するとともに先行する（すなわち、前側の）ノズルブロック７２が１つの場合には切欠部７２４は１つだけ形成されるのみでよい。
【００４２】
切欠部７２４の形状は上記実施の形態に示したものに限定されず、他のノズルユニット５３が形成する隔壁９１との干渉を避けることができる形状であればどのような形状であってもよい。ノズルブロック７２がセラミックスにより形成される場合には、切欠部７２４は研削や切削等により切り欠くようにして形成されるが、他の材料の場合には、他の手法（例えば、溶解や放電加工等）により形成されてもよい。すなわち、前側のノズルブロック７２からの隔壁９１を避ける凹部として任意の形状に形成されてよい。
【００４３】
遮光部７２３や遮光部材７２３ａの形状は、上記実施の形態に限定されず、吐出口７２１を光照射部７３からの光から遮光することができるならば、どのような形状でもよい。
【００４４】
パターン形成装置１は隔壁材料のみならず、導電性の配線材料やその他の材料による複数の線状のパターンを形成する際に利用することができ、このようなパターンが多数形成される平面表示装置（プラズマ表示装置、有機ＥＬ表示装置、液晶表示装置等のＦＰＤ）用のパネル製造に特に適している。また、半導体基板や通常の配線基板に導電性材料を用いて配線を形成する技術にも適用することができ、パターン形成装置１は様々なパターン形成技術に応用することができる。
【００４５】
隔壁材料（配線材料等の他の材料であってもよい。）の硬化も他の種類の光（電磁波）により行われてよい。例えば、赤外線による加熱により硬化が行われてもよい。
【００４６】
パターン形成装置１では、ヘッド部５に対してステージ３が移動するが、ステージ３に対してヘッド部５が移動してもよい。ヘッド部５のステージ３に対する移動は相対的なものでよい。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１ないし３の発明では、吐出口を基板に近接させることができる。
【００４８】
また、請求項２の発明では複数のブロックを２列に配列することができる。
【００４９】
請求項４の発明では、形状精度の高いパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パターン形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】ノズルユニットを示す底面図である。
【図３】ノズルユニットを示す側面図である。
【図４】ヘッド部の下部を示す正面図である。
【図５】基板上に隔壁材料が吐出される様子を示す図である。
【図６】隔壁材料の吐出途上の基板の様子を示す図である。
【図７】ノズルユニットの下部の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１ パターン形成装置
２ ステージ移動機構
５ ヘッド部
９ 基板
５３ ノズルユニット
７２ ノズルブロック
９１ 隔壁
７３ 光照射部
７２１ 吐出口
７２３ 遮光部
７２３ａ 遮光部材
７２４ 切欠部
Ｌ１ ピッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上にパターンを形成する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に微細なパターンを形成する際には、従来より、フォトリソグラフィが利用されている。例えば、プラズマ表示装置に用いられるパネルを製造する際の隔壁形成では隔壁材料を基板の全面に塗布した後、レジスト塗布、乾燥、露光、現像、エッチング、剥離等の工程を経て不要部分の除去が行われる。基板上に厚いパターンを形成する際には、フォトリソグラフィが一般的に利用されるが、多数の装置を用いた複雑な工程が必要となるため、製造コストが高くなるという問題を有している。さらに、パターンの種類を変更する際には、関連するマスクを交換したり、各装置の設定を全て変更しなければならない。
【０００３】
一方、スクリーン印刷を用いて基板上に厚いパターンを形成する場合、複数回の印刷が必要になるとともに複数回の印刷に使用されるスクリーンのメッシュの細かさやパターン（開口の大きさ）を僅かに変更する必要があり、メッシュ交換に伴うスループットの低下およびコストアップが生じてしまう。
【０００４】
そこで、近年ではノズルから材料を吐出することにより基板上にパターンを形成する技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、基板上の広い領域に効率よくパターンを形成するためには、多数の吐出口からパターン形成用の材料が同時に吐出されることが好ましい。また、例えば、平面表示装置用のパネルには様々なサイズがあり、基板ごとに様々なピッチにてパターンの形成が行われることやメンテナンスの容易さ等を考慮すると、複数の吐出口を有する複数のノズルが着脱可能に設けられることが好ましいといえる。
【０００６】
一方、形成されるパターンの精度を向上させるには、ノズルをできるだけ基板に接近させる必要がある。ところが、形成されるパターンの高さより低い位置まで複数のノズルを基板に接近させると、複数のノズルの配置状態によっては一方のノズルにより形成されたパターンと他方のノズルとが干渉してしまう（すなわち、パターンを潰してしまう）という問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、複数の吐出口を有する複数のノズルを使用しつつ基板上に適切なパターンを形成することを主たる目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、基板上にパターンを形成するパターン形成装置であって、パターンを形成するための所定の材料を基板に向けて吐出する吐出部と、基板の主面に沿う第１の方向へと前記吐出部を前記基板に対して相対的に移動させる移動機構とを備え、前記吐出部が、前記第１の方向に垂直かつ前記主面に平行な第２の方向に関して所定のピッチにて配列された複数の吐出口を有する第１ブロックおよび第２ブロックを有し、前記吐出部の相対的移動方向に関して前記第１ブロックが前記第２ブロックの後側に配置されるとともに前記第１ブロックの前記第２ブロック側の吐出口と前記第２ブロックの前記第１ブロック側の吐出口とが前記第２の方向に関して前記所定のピッチだけ離れており、前記第１ブロックが、前記第２ブロックの前記第１ブロック側の吐出口から吐出された材料との干渉を避けるための凹部を有する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターン形成装置であって、前記吐出部が、前記第１ブロックの対称面を中心として前記第２ブロックと対称な第３ブロックを有し、前記第１ブロックが、前記第３ブロックの前記第１ブロック側の吐出口から吐出された材料との干渉を避けるための凹部をさらに有する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のパターン形成装置であって、前記複数の吐出口が、基板に向かう方向から前記吐出部の相対的移動方向に関して後側に傾斜して開口している。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン形成装置であって、前記吐出部とともに移動し、基板上に吐出された前記所定の材料に光を照射して硬化させる硬化部をさらに備え、前記吐出部が、前記硬化部からの光を前記吐出部の吐出口に対して遮光する遮光部を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一の実施の形態に係るパターン形成装置１の概略構成を示す図である。パターン形成装置１は、プラズマ表示装置のガラス基板（以下、「基板」という。）９上に隔壁９１のパターンを形成する装置であり、隔壁９１が形成された基板９は他の工程を介してプラズマ表示装置の組立部品であるパネル（通常、リアパネル）となる。
【００１４】
パターン形成装置１では、基台１１上にステージ移動機構２が設けられ、ステージ移動機構２により基板９を保持するステージ３が図１中に示すＸ方向に移動可能とされる。基台１１にはステージ３を跨ぐようにしてフレーム１２が固定され、フレーム１２には基板９に向けて隔壁材料の吐出を行うヘッド部５が取り付けられる。
【００１５】
ステージ移動機構２は、モータ２１にボールねじ２２が接続され、さらに、ステージ３に固定されたナット２３がボールねじ２２に取り付けられた構造となっている。ボールねじ２２の上方にはガイドレール２４が固定され、モータ２１が回転すると、ナット２３とともにステージ３がガイドレール２４に沿ってＸ方向に滑らかに移動する。
【００１６】
ヘッド部５は、支持部５２および基板９上に隔壁材料を吐出しながら硬化させる複数のノズルユニット５３を有し、支持部５２はフレーム１２に固定されたベース５１の下面に取り付けられ、複数のノズルユニット５３は支持部５２の下部に取り付けられる。支持部５２には逆止弁５２１を介して隔壁材料を供給する供給管５２２、および、光ファイバ５２６を介して紫外線を発生する光源ユニット５２７が接続され、支持部５２内を経由して各ノズルユニット５３に隔壁材料や紫外線が導かれる。供給管５２２は分岐しており、一方がポンプ５２３に接続され、他方が制御弁５２４を介して隔壁材料を貯留するタンク５２５に接続される。
【００１７】
ステージ移動機構２のモータ２１、ポンプ５２３、制御弁５２４および光源ユニット５２７は制御部６に接続され、これらの構成が制御部６により制御されることにより、パターン形成装置１による基板９上への隔壁パターンの形成が行われる。
【００１８】
図２は支持部５２に取り付けられたノズルユニット５３を（−Ｚ）側から（＋Ｚ）方向を向いて見たときの様子を示す図である。複数のノズルユニット５３は（＋Ｘ）方向および（−Ｘ）方向（すなわち、基板９に対するヘッド部５の相対的移動方向）に交互にずれながらＹ方向に２列になるように支持部５２に取り付けられる。ノズルユニット５３は支持部５２に形成された挿入口５２８に挿入され、ノズルユニット５３側の基準となる複数の部位と挿入口５２８内の基準となる複数の部位とが当接することによりノズルユニット５３がＸ，ＹおよびＺ方向に精度よく位置決めされる。なお、図２（および後述の図３）では、挿入口５２８とノズルユニット５３との間の隙間に存在する位置決め用の突起等の図示を省略している。
【００１９】
ノズルユニット５３は支持部５２を貫通する固定ねじ（図示省略）等に付勢されることにより、支持部５２に固定される。したがって、ノズルユニット５３の交換は、固定ねじをゆるめる等してノズルユニット５３を取り出し、新たなノズルユニット５３を挿入口５２８の内部に当接させて固定するだけで簡単に行うことができる。
【００２０】
図３は支持部５２に取り付けられたノズルユニット５３を（＋Ｙ）側から（−Ｙ）方向を向いて見たときの様子を示す図であり、図４は（−Ｘ）側から（＋Ｘ）方向を向いて見たときの様子を示す図である。以下、ノズルユニット５３の構成について、図２ないし図４を参照しながら説明を行う。
【００２１】
ノズルユニット５３では、先端にＹ方向に並ぶ複数の吐出口７２１が設けられたノズルブロック７２がユニット本体７１の下部に取り付けられ、先端が加工された光ファイバである光照射部７３も吐出口７２１のおよそ上方に位置するようにユニット本体７１に取り付けられる。なお、吐出口７２１に至るユニット本体７１およびノズルブロック７２内の流路は、パッキン等を介して支持部５２内の隔壁材料の流路と接続され、光照射部７３も支持部５２内の光ファイバ（図１に示す光ファイバ５２６に接続された光ファイバ）とカップリングを介して光学的に接続される。これらの接続はノズルユニット５３を支持部５２に取り付けるのみで実現される。
【００２２】
図３に示すように、ノズルブロック７２は（−Ｚ）方向（すなわち、基板９に向かう方向）から（−Ｘ）側（すなわち、ヘッド部５の基板９に対する相対的移動方向に関して後側）に傾斜してユニット本体７１に取り付けられ、吐出口７２１への流路が（−Ｚ）方向から（−Ｘ）側に傾斜した状態とされる。ノズルブロック７２の先端部の（−Ｚ)側の角はＸＹ平面に平行な面７２２に加工され、（＋Ｚ）側の角は光照射部７３側である（−Ｘ）方向に突出した形状（例えば、大きな面取り加工が意図的に行われていない形状）とされる。（＋Ｚ）側の角は、後述のように光照射部７３からの紫外線を吐出口７２１に対して遮光する役割を果たすことから、以下、遮光部７２３と呼ぶ。
【００２３】
ノズルユニット５３において、複数の吐出口７２１は図４に示すように所定ピッチＬ１にてＹ方向に形成されている。また、ノズルユニット５３間における隔壁材料の吐出間隙もＹ方向に関して吐出口７２１のピッチＬ１と等しくされる。すなわち、１つのノズルブロック７２（以下、「注目ノズルブロック」という。）と隣接するノズルブロック７２（以下、「隣接ノズルブロック」という。）とにおいて、注目ノズルブロック７２の隣接ノズルブロック７２側の吐出口７２１と、隣接ノズルブロック７２の注目ノズルブロック７２側の吐出口７２１とのＹ方向に関する距離がピッチＬ１とされる。
【００２４】
そして、各ノズルブロック７２に対してＹ方向に隣接する２つのノズルブロック７２が、ＺＸ面に平行であって各ノズルブロック７２の中心を通る対称面を中心として対称に配置される。これにより、全ての吐出口７２１がＹ方向（すなわち、ヘッド部５の相対的移動方向に垂直かつ基板９の主面に平行な方向）に関してピッチＬ１にて配列され、広い範囲で一定のピッチＬ１にて隔壁材料の吐出が行われる。
【００２５】
また、図２ないし図４に示すように、（−Ｘ）側に設けられるノズルユニット５３のノズルブロック７２（ヘッド部５の相対的進行方向に関して後側のノズルブロックを、以下、「後側ノズルブロック」という。）のＹ方向に関する両端部には切欠部７２４が設けられる。図４に示すように（−Ｘ）側から（＋Ｘ）方向を向いて見たときに、切欠部７２４は、後側ノズルブロック７２が（＋Ｘ）側のノズルブロック７２（以下、「前側ノズルブロック」という。）の吐出口７２１に重ならない大きさとされる。
【００２６】
具体的には、図４において後側ノズルブロック７２の最も端の吐出口７２１の中心から切欠部７２４の端面までの距離をＬ２とし、吐出口７２１のＹ方向の幅（または、形成される隔壁の幅）をＬ３とした場合、（Ｌ２＜Ｌ１−Ｌ３／２）が満たされるように切欠部７２４が形成される。さらに、切欠部７２４のＺ方向の高さは形成される隔壁の高さよりも高くされる。これにより、後述するように前側ノズルブロック７２により形成された隔壁９１が後側ノズルブロック７２と干渉してしまうことが避けられる。
【００２７】
図５は基板９上に隔壁材料が吐出される様子を（＋Ｙ）側から（−Ｙ）方向を向いて見たときの様子を示す図であり、図６は隔壁材料の吐出途上の基板９上の様子を示す平面図である。これらの図において前側ノズルブロックに符号７２ａを付し、後側ノズルブロックに符号７２ｂを付している。以下、パターン形成装置１による隔壁形成の基本動作について説明する。
【００２８】
吐出口７２１からの隔壁材料の吐出は、図１に示す逆止弁５２１、ポンプ５２３および制御弁５２４により行われる。まず、制御部６の制御により制御弁５２４が開放された状態でポンプ５２３が吸引動作を行う。このとき、逆止弁５２１により隔壁材料の逆流が阻止されるため、タンク５２５からポンプ５２３へと隔壁材料が引き込まれる。次に、制御部６の制御により制御弁５２４が閉じられ、ポンプ５２３が押出動作を行う。これにより、吐出口７２１から連続的に隔壁材料が吐出される。
【００２９】
このとき、制御部６がステージ移動機構２のモータ２１を駆動制御し、吐出口７２１の下方にて基板９の表面が（−Ｘ）方向（図１中の矢印３１の方向）に移動するように制御を行う。これにより、ヘッド部５が基板９の主面に沿う方向に相対的に移動し、図５および図６に示すようにＸ方向に関して前側ノズルブロック７２ａが先行して基板９に隔壁材料を付与して隔壁９１を形成し、後側ノズルブロック７２ｂが前側ノズルブロック７２ａの間において後続するようにして隔壁９１を形成する。そして、後側ノズルブロック７２ｂが通過した後の基板９上の領域は、図６に示すように所定のピッチにて多数の隔壁９１が形成された状態となる。
【００３０】
図５に示すように隔壁材料が吐出される吐出口７２１はノズルブロック７２の面７２２と基板９との距離が１０μｍ程度になるまで近接し、隔壁材料は吐出口７２１の形状に対応した形状で基板９上に吐出される。これにより、吐出口７２１から基板９に向けて隔壁材料を正確かつ安定して吐出することができる。なお、面７２２と基板９との距離は材料の粘度に応じて適宜変更されてよく、基板９が損傷しないのであればノズルブロック７２と基板９とが接触してもよい。
【００３１】
既述のように複数のノズルブロック７２の吐出口７２１はＹ方向に関して一定のピッチにて配列されるため、図５および図６に示すように後側ノズルブロック７２ｂの両端部は前側ノズルブロック７２ａが形成した隔壁９１と重なってしまう。ところが、パターン形成装置１では、後側ノズルブロック７２ｂに切欠部７２４が設けられるため、両側に隣接する２つの前側ノズルブロック７２ａが形成する隔壁９１のうち後側ノズルブロック７２ｂ側のものは切欠部７２４の下方を通過することとなる。その結果、前側ノズルブロック７２ａによる隔壁９１と後側ノズルブロック７２ｂとの干渉を避けることができ、所定のピッチにて多数の隔壁９１を形成することができる。
【００３２】
一方、図５および図６に示すように、基板９上に吐出された隔壁９１には、光照射部７３から紫外線が照射される。隔壁材料はガラスやセラミックスの粉末に紫外線硬化樹脂を含む樹脂を混入したものであり、紫外線が照射されることにより隔壁９１の硬化が行われ、隔壁９１の形状が時間とともに崩れて（ダレて）広がってしまうことが防止される。
【００３３】
これにより、隔壁９１の基板９に接する部分の長さ（Ｗ）に対する高さ（Ｈ）の比（Ｈ／Ｗ）を大きくすることが可能となる。また、吐出口７２１と基板９とが近接することから、極めて形状精度の高い隔壁９１を形成することが実現される。例えば、幅５０μｍ、高さ４００μｍの隔壁であっても適切に形成することが実現される。
【００３４】
なお、パターン形成装置１により形成された隔壁は別途焼成され、有機物が除去される。
【００３５】
ところで、ノズルブロック７２では、吐出口７２１を基板９に近接させるために、基板９に向かう方向からヘッド部５の相対的移動方向に関して後側に傾斜するように吐出口７２１が開口している（すなわち、開口領域の法線方向または流路が傾斜している）が、この場合、ノズルブロック７２の先端の角が小さかったり、角に面取りを行うと吐出口７２１に直接紫外線が入射する可能性が高くなる。紫外線が吐出口７２１に直接照射された場合、吐出口７２１の周囲に僅かに付着した隔壁材料が硬化してしまい、適切な吐出が損なわれる（あるいは、詰まる）恐れがある。ノズルユニット５３では、図５に示すようにノズルブロック７２の吐出口７２１の上部が（−Ｘ）側（光照射部７３側）に突出する遮光部７２３とされることから、紫外線が吐出口７２１に直接照射されることが防止され、適切な吐出が維持される。
【００３６】
以上に説明してきたように、パターン形成装置１では後側ノズルブロック７２ｂの両端部に切欠部７２４を設けることにより、２列に配列されたノズルユニット５３間の干渉を防ぐことができる。さらに、遮光部７２３を設けることにより、光照射部７３からの光を吐出口７２１に対して遮光しつつ基板９上に吐出された隔壁材料を硬化することができる。その結果、吐出口７２１を傾斜させるとともに基板９に接近させることで、吐出口７２１の形状に対応した適切な形状の隔壁９１を基板９上形成することができる。
【００３７】
ところで、切欠部７２４を設けずにノズルブロック７２の端部の厚み（最も端の吐出口７２１からノズルブロック７２の側面までの距離）を隣接するノズルブロック７２が形成する隔壁９１と干渉しない程度まで薄くするという手法も考えられる。しかしながら、この場合、ノズルブロック７２のＹ方向側の側面の全体において強度が低くなり、ノズルユニット５３の交換等の取り扱いの際に必要な強度が得られなくなってしまう。特に、加工精度と加工コストとの関係上、ノズルブロック７２の材料としてはセラミックスを用いることが好ましく、切欠部７２４を設けないとノズルブロック７２のＹ方向側の側面が僅かな衝撃で破損してしまうこととなる。以上のように、切欠部７２４はノズルブロック７２の強度および製作コストに鑑みて重要な役割を果たしている。
【００３８】
図７はノズルブロック７２および光照射部７３の他の例を示す図である。図７では、光照射部７３の先端が（−Ｚ）方向から（＋Ｘ）側に傾斜して設けられ、ノズルブロック７２の先端上面には光照射部７３からの光が吐出口７２１に照射されることを防止する遮光部材７２３ａが取り付けられる。これにより、光照射部７３からの光が吐出口７２１近傍の隔壁材料を硬化させることはなく、基板９上に吐出された隔壁材料を吐出直後に硬化させることができる。
【００３９】
ここで、遮光部材７２３ａのノズルブロック７２に対する相対的位置は調整可能とされており、遮光部材７２３ａの先端がノズルブロック７２の先端からはみ出す長さが適宜変更される。これにより、光照射部７３の位置や姿勢の変更に応じて、あるいは、吐出される材料の特性の変更に応じて吐出口７２１から吐出された材料の適切な位置に紫外線を照射することが容易に可能となる。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００４１】
ノズルユニット５３の配列は２列に限定されるものではなく、３列以上であってもよい。また、隣接するとともに先行する（すなわち、前側の）ノズルブロック７２が１つの場合には切欠部７２４は１つだけ形成されるのみでよい。
【００４２】
切欠部７２４の形状は上記実施の形態に示したものに限定されず、他のノズルユニット５３が形成する隔壁９１との干渉を避けることができる形状であればどのような形状であってもよい。ノズルブロック７２がセラミックスにより形成される場合には、切欠部７２４は研削や切削等により切り欠くようにして形成されるが、他の材料の場合には、他の手法（例えば、溶解や放電加工等）により形成されてもよい。すなわち、前側のノズルブロック７２からの隔壁９１を避ける凹部として任意の形状に形成されてよい。
【００４３】
遮光部７２３や遮光部材７２３ａの形状は、上記実施の形態に限定されず、吐出口７２１を光照射部７３からの光から遮光することができるならば、どのような形状でもよい。
【００４４】
パターン形成装置１は隔壁材料のみならず、導電性の配線材料やその他の材料による複数の線状のパターンを形成する際に利用することができ、このようなパターンが多数形成される平面表示装置（プラズマ表示装置、有機ＥＬ表示装置、液晶表示装置等のＦＰＤ）用のパネル製造に特に適している。また、半導体基板や通常の配線基板に導電性材料を用いて配線を形成する技術にも適用することができ、パターン形成装置１は様々なパターン形成技術に応用することができる。
【００４５】
隔壁材料（配線材料等の他の材料であってもよい。）の硬化も他の種類の光（電磁波）により行われてよい。例えば、赤外線による加熱により硬化が行われてもよい。
【００４６】
パターン形成装置１では、ヘッド部５に対してステージ３が移動するが、ステージ３に対してヘッド部５が移動してもよい。ヘッド部５のステージ３に対する移動は相対的なものでよい。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１ないし３の発明では、吐出口を基板に近接させることができる。
【００４８】
また、請求項２の発明では複数のブロックを２列に配列することができる。
【００４９】
請求項４の発明では、形状精度の高いパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パターン形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】ノズルユニットを示す底面図である。
【図３】ノズルユニットを示す側面図である。
【図４】ヘッド部の下部を示す正面図である。
【図５】基板上に隔壁材料が吐出される様子を示す図である。
【図６】隔壁材料の吐出途上の基板の様子を示す図である。
【図７】ノズルユニットの下部の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１ パターン形成装置
２ ステージ移動機構
５ ヘッド部
９ 基板
５３ ノズルユニット
７２ ノズルブロック
９１ 隔壁
７３ 光照射部
７２１ 吐出口
７２３ 遮光部
７２３ａ 遮光部材
７２４ 切欠部
Ｌ１ ピッチ
Claims (4)
- 基板上にパターンを形成するパターン形成装置であって、
パターンを形成するための所定の材料を基板に向けて吐出する吐出部と、
基板の主面に沿う第１の方向へと前記吐出部を前記基板に対して相対的に移動させる移動機構と、
を備え、
前記吐出部が、前記第１の方向に垂直かつ前記主面に平行な第２の方向に関して所定のピッチにて配列された複数の吐出口を有する第１ブロックおよび第２ブロックを有し、
前記吐出部の相対的移動方向に関して前記第１ブロックが前記第２ブロックの後側に配置されるとともに前記第１ブロックの前記第２ブロック側の吐出口と前記第２ブロックの前記第１ブロック側の吐出口とが前記第２の方向に関して前記所定のピッチだけ離れており、
前記第１ブロックが、前記第２ブロックの前記第１ブロック側の吐出口から吐出された材料との干渉を避けるための凹部を有することを特徴とするパターン形成装置。 - 請求項１に記載のパターン形成装置であって、
前記吐出部が、前記第１ブロックの対称面を中心として前記第２ブロックと対称な第３ブロックを有し、
前記第１ブロックが、前記第３ブロックの前記第１ブロック側の吐出口から吐出された材料との干渉を避けるための凹部をさらに有することを特徴とするパターン形成装置。 - 請求項１または２に記載のパターン形成装置であって、
前記複数の吐出口が、基板に向かう方向から前記吐出部の相対的移動方向に関して後側に傾斜して開口していることを特徴とするパターン形成装置。 - 請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン形成装置であって、
前記吐出部とともに移動し、基板上に吐出された前記所定の材料に光を照射して硬化させる硬化部をさらに備え、
前記吐出部が、前記硬化部からの光を前記吐出部の吐出口に対して遮光する遮光部を有することを特徴とするパターン形成装置。
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