JP4082499B2

JP4082499B2 - パターン形成装置およびパターン形成方法

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Publication number: JP4082499B2
Application number: JP2002274430A
Authority: JP
Inventors: 学矢部
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP2004105893A

Description

【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】
従来より、プラズマ表示装置や有機ＥＬ表示装置等に用いられるパネルに隔壁や電極のパターンを形成する方法として、サンドブラスト法（フォトリソグラフィ法とも呼ばれる。）、スクリーン印刷法、リフトオフ法等が知られている。しかしながら、これらの方法は煩雑であり、生産コストを増加させる要因となっている。そこで、近年、特許文献１に開示されているように微細な吐出口を有するノズルからペースト状のパターン形成材料を吐出して基板上にパターンを形成する手法が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１８４３０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記手法では、設計上のパターンと実際に形成されるパターンとは必ずしも一致しない。すなわち、ノズルの製作誤差、基板の熱膨張率や温度ヒステリシスの設計値とのずれ、温度管理のばらつき等によって、実際に形成され焼成処理されたパターン形状は設計値とずれることがある。ずれを補正するためには吐出条件を修正することで多くの場合対応できるが、パターンのピッチはノズル吐出口群のピッチにより決定されることから、ピッチの補正を行うためにはノズル交換が必要となる。
【０００５】
また、形成されるパターンの断面形状は、多くの制御パラメータが相乗的に影響することにより決定されることから、１つの制御パラメータを変更した場合であっても、適切な断面形状を有するパターンを得るには操作者が煩雑な作業を行うことにより制御パラメータ群を特定する必要があった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板上に適切なパターンを形成することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、平面表示装置用の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、基板を保持する保持部と、基板の主面に沿う方向に開口するとともに前記基板に向けてパターン形成材料を連続的に吐出する吐出口群が所定のピッチにて配列形成された吐出部と、基板の主面に沿う所定の移動方向に前記吐出部を前記基板に対して相対的に移動する移動機構と、基板の主面に垂直な回動軸を中心に前記吐出部を回動可能に支持する回動機構と、パターンのピッチおよび断面形状に関する入力を受け付ける入力部と、パターンのピッチおよび断面形状を変化させる制御パラメータである前記吐出口群の配列方向、並びに、前記断面形状を変化させる他の制御パラメータを含む制御パラメータ群を前記入力に基づいて求める演算部と、前記制御パラメータ群に含まれる前記吐出口群の前記配列方向に従って前記回動機構を制御するとともに前記他の制御パラメータに基づいて前記断面形状の制御を行う制御部とを備える。
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、基板に向けて光を照射する光照射部をさらに備え、前記光照射部から基板上のパターン形成材料に照射される光の照度、および、前記吐出部の基板に対する相対移動速度が前記他の制御パラメータとして前記制御パラメータ群に含まれており、前記制御部により前記光の照度に基づいて前記光照射部を制御するとともに前記相対移動速度に基づいて前記移動機構を制御することにより、前記パターンの前記断面形状が制御される。
【０００８】
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、前記移動方向に垂直な方向に関して前記吐出部に隣接するもう１つの吐出部およびもう１つの回動機構と、前記吐出部と前記もう１つの吐出部との間の距離を変更する間隔調整機構とをさらに備える。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のパターン形成装置であって、前記回動機構、前記もう１つの回動機構および前記間隔調整機構が駆動制御可能であり、前記吐出部の吐出口群の配列方向と前記もう１つの吐出部の吐出口群の配列方向とを平行に保ちつつ向きが変更された際に、前記間隔調整機構により前記移動方向に垂直な方向に関して両吐出口群全体が一定のピッチとされる。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、平面表示装置用の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、基板を保持する保持部と、基板の主面に沿う方向に開口するとともに前記基板に向けてパターン形成材料を連続的に吐出する吐出口群が所定のピッチにて配列形成された複数のブロックが前記吐出口群の配列方向に沿って所定の間隔で取り付けられた第１吐出部と、基板の主面に沿う方向に開口するとともに前記基板に向けてパターン形成材料を吐出する吐出口群が前記所定のピッチにて配列形成された複数のブロックが前記吐出口群の配列方向に沿って前記所定の間隔で取り付けられた第２吐出部と、基板の主面に沿う所定の移動方向に前記第１および第２吐出部を前記基板に対して相対的に移動する移動機構と、基板の主面に垂直な第１回動軸を中心に前記第１吐出部を回動可能に支持する第１回動機構と、基板の主面に垂直な第２回動軸を中心に前記第２吐出部を回動可能に支持する第２回動機構と、パターンのピッチおよび断面形状に関する入力を受け付ける入力部と、パターンのピッチおよび断面形状を変化させる制御パラメータである前記第１吐出部の前記吐出口群の配列方向および前記第２吐出部の前記吐出口群の配列方向、並びに、前記断面形状を変化させる他の制御パラメータを含む制御パラメータ群を前記入力に基づいて求める演算部と、前記制御パラメータ群に含まれる前記第１吐出部の前記吐出口群の前記配列方向および前記第２吐出部の前記吐出口群の前記配列方向に従って前記第１回動機構および前記第２回動機構を制御するとともに前記他の制御パラメータに基づいて前記断面形状の制御を行う制御部とを備え、前記第１回動軸と前記第２回動軸とが前記移動方向に沿って位置し、前記移動方向に垂直な方向に関して、前記第１吐出部のブロックと前記第２吐出部のブロックとが交互に位置する。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のパターン形成装置であって、基板に向けて光を照射する光照射部をさらに備え、前記第１吐出部および前記第２吐出部から基板上に吐出されたパターン形成材料に前記光照射部から照射される光の照度、および、前記第１吐出部および前記第２吐出部の基板に対する相対移動速度が前記他の制御パラメータとして前記制御パラメータ群に含まれており、前記制御部により前記光の照度に基づいて前記光照射部を制御するとともに前記相対移動速度に基づいて前記移動機構を制御することにより、前記パターンの前記断面形状が制御される。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、吐出部の基板の主面に沿う方向に開口する吐出口群から基板に向けてパターン形成材料を連続的に吐出しつつ前記吐出部を前記基板の主面に沿って所定の移動方向に相対的に移動して前記基板上にパターンを形成するパターン形成方法であって、パターンのピッチおよび断面形状に関する入力を受け付ける工程と、パターンのピッチおよび断面形状を変化させる制御パラメータである前記吐出口群の配列方向、並びに、前記断面形状を変化させる他の制御パラメータを含む制御パラメータ群を前記入力に基づいて求める工程と、前記制御パラメータ群に含まれる前記吐出口群の前記配列方向に従って前記基板の前記主面に垂直な回転軸を中心に前記吐出口群を回動するとともに前記他の制御パラメータに基づいて前記断面形状の制御を行う工程とを有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１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Ｘ方向に伸びる隔壁パターン９１を形成する装置であり、隔壁パターンが形成された基板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。
【００１６】
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には隔壁パターンを形成する複数のヘッド部５が間隔調整機構４を介して図１中のＹ方向に配列して取り付けられる。
【００１７】
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。
【００１８】
間隔調整機構４はフレーム１２に支持されたモータ４１、モータ４１の回転軸に接続されたボールねじ４２、および、ボールねじ４２に取り付けられた複数のナット４３を有し、モータ４１が回転することにより各ナット４３が図１中のＹ方向に移動する。ただし、ナット４３ごとに移動量が異なるようにボールねじ４２が設計されている。各ナット４３にはヘッド部５のベース５１が取り付けられ、これにより、各ヘッド部５がＹ方向に移動可能とされる。ベース５１はフレーム１２に固定されたガイドレール４４に接続され、各ベース５１はガイドレール４４により滑らかに案内される。
【００１９】
ヘッド部５は、ベース５１の下面に減速機構付モータ５２を有し、減速機構付モータ５２により、基板９上にパターン形成材料を吐出する吐出部５３、および、基板９に向けて紫外線を出射する光照射部５４が基板９の主面に垂直な回動軸を中心に回動可能に支持される。パターン形成材料としては、例えば、光開始剤が１〜３０％、アクリル系モノマー等のバインダが５〜５０％、複数種類の低軟化点ガラスフリットが４０〜９０％、その他、溶剤や添加剤が混合されたものが使用される。吐出部５３には制御弁５３１を有する供給管５３２が取り付けられる。供給管５３２は分岐しており、一方がポンプ５３３に接続され、他方が制御弁５３４を介してタンク５３５に接続される。また、吐出部５３には多数の吐出口が配列形成されたノズル５５が取り付けられる。光照射部５４は光ファイバ５４１を介して紫外線を発生する光源ユニット５４２に接続される。
【００２０】
パターン形成装置１は、操作者から入力を受け付ける入力部６１、入力に基づいてパターン形成に利用される制御パラメータ群を求める補正演算部６２、補正演算部６２に接続されるとともに所定の情報を記憶する記憶部６３、および、補正演算部６２からの制御パラメータ群が入力される制御部６４を有する。モータ２１、モータ４１、減速機構付モータ５２、ポンプ５３３、制御弁５３１，５３４および光源ユニット５４２は制御部６４に接続され、これらの構成が制御パラメータ群に従って制御部６４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上へのパターン形成が行われる。
【００２１】
図２はヘッド部５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。各ヘッド部５の吐出部５３、および、吐出部５３の（−Ｘ）側に位置する光照射部５４は、前述のように、減速機構付モータ５２により基板９の主面に垂直な回動軸Ｊ１を中心に回動可能に支持されており、図２の状態では、吐出部５３および光照射部５４はＹ方向に配列されて支持されている。複数のヘッド部５は、基板９に対する相対移動方向に垂直な方向（すなわち、Ｙ方向）に関して、各回動軸Ｊ１が１列に並ぶようにして配列されており、吐出部５３および光照射部５４が回動すると、間隔調整機構４により回動軸Ｊ１間の距離も変更される。各吐出部５３の下面５３６には、基板９に向けてパターン形成材料を吐出する吐出口群５６を有するノズル５５が設けられ、吐出口群５６の配列方向は図２ではＹ方向となっている。
【００２２】
図３は１つの吐出部５３の下部を（−Ｘ）側から（＋Ｘ）方向を向いて見たときの様子を示す図であり、図４は（＋Ｙ）側から（−Ｙ）方向を向いて見たときの様子を示す図である。図４に示すように、ノズル５５は基板９の法線方向から（＋Ｘ）側へと傾斜して設けられ、これにより、ノズル５５の先端においてパターン形成材料の流路が基板９に対する相対移動方向の後側へと傾斜した状態とされる。また、ノズル５５の先端において、（−Ｘ）側が基板９の主面に垂直な面５５１、（−Ｚ）側が基板９の主面に平行な面（以下、「底面」という。）５５２とされる。なお、面５５１は後述するパターン形成の際に、ノズル５５の基板９に対する相対移動方向の後側となることから、以下、「後面５５１」と呼ぶ。
【００２３】
吐出口群５６の各吐出口５６１は、図２ないし図４に示すように、（−Ｚ）方向および（−Ｘ）方向に開口しており（すなわち、後面５５１および底面５５２において開口しており）、これらの図に示す状態においてＹ方向に所定のピッチＰ１にて配列形成される。なお、ノズル５５の底面５５２は基板９の上面と近接して設けられることから（図３および図４参照）、パターン形成材料は実質的には吐出口５６１の後面５５１側から吐出される。そして、（−Ｘ）側に位置する光照射部５４により、吐出されたパターン形成材料に紫外線が照射される。
【００２４】
パターン形成装置１では、所定の（または、基準となる）ピッチおよび断面形状（例えば、パターンの高さ、幅等）を有するパターン（以下、「基準パターン」という。）の形成が可能であるとともに、基準パターンからピッチを変更した（あるいは、ピッチを補正した）パターンの形成を行うことができる。以下、基準パターンの形成、および、基準パターンからピッチを変更したパターンの形成について順次説明を行う。
【００２５】
図５はパターン形成装置１がパターンを形成する動作の流れを示す図である。パターン形成装置１に基板９が搬入されると、入力部６１において、操作者からのパターンのピッチおよび断面形状に関する入力（以下、「入力形状情報」という。）が受け付けられる（ステップＳ１１）。入力形状情報とは、搬入された基板９に形成するパターンのピッチおよび断面形状の特徴事項を示す数値群であり、ここでは、基準となる入力形状情報（すなわち、基準パターンに関する入力形状情報）として、ピッチが３００μｍ、高さが１５０μｍ、幅が８０μｍを示す入力が行われたとする。なお、入力形状情報は、必ずしも操作者により入力される必要はなく、例えば、入力部６１がネットワークに接続され、ネットワーク上に設けられた記憶装置等から搬入された基板９に対応するデータを受信することにより、入力形状情報が入力されてもよい。
【００２６】
入力が受け付けられると、補正演算部６２において、入力形状情報に基づいてパターンのピッチおよび断面形状に関連する制御パラメータ群が求められる（ステップＳ１２）。制御パラメータ群は、例えば、モータ２１、減速機構付モータ５２、ポンプ５３３および光源ユニット５４２への出力を決定するパラメータである。ここでは、予め求められた基準パターンを実現する制御パラメータ群（以下、「基準制御パラメータ群」という。）が、記憶部６３から読み出されるものとする。
【００２７】
続いて、制御部６４が基準制御パラメータ群に従って各構成を制御することにより、基板９上へのパターンの形成が開始される（ステップＳ１３）。具体的には、まず、基準制御パラメータ群に従って減速機構付モータ５２が制御され、各ヘッド部５の吐出部５３および光照射部５４が回動軸Ｊ１を中心に回動する。
【００２８】
図６は、回動後の吐出部５３および光照射部５４を示す図であり、（−Ｚ）側から（＋Ｚ）方向を向いて見た様子を示している。減速機構付モータ５２による回動駆動により、図６に示すように、各ヘッド部５の吐出部５３および光照射部５４では、吐出口群５６の配列方向を吐出部５３間で平行に保ちつつ向きが変更され、吐出口群５６の配列方向とノズル５５の相対移動方向（すなわち、Ｘ方向）とのなす角（以下、「ノズル振り角」という。）が８５度とされる。言い換えると、基準制御パラメータ群において、ノズル振り角が減速機構付モータ５２に対応する制御パラメータであり、制御部６４により、ノズル振り角が８５度となる制御が減速機構付モータ５２に対して行われる。その結果、各ノズル５５において、吐出口群５６のＹ方向に関するピッチＰ２が３００μｍとされる。なお、ピッチＰ２はノズル振り角をθとすると、（Ｐ２＝Ｐ１×ｃｏｓ（９０−θ））により求められる。
【００２９】
ノズル５５の回動と同時に、制御部６４は間隔調整機構４のモータ４１を制御し、各ヘッド部５間の距離がノズル振り角に応じて調整される。より詳細には、１つのヘッド部５（以下、「注目ヘッド部」という。）と隣接するヘッド部５（以下、「隣接ヘッド部」という。）とにおいて、注目ヘッド部５の隣接ヘッド部５側の吐出口５６１と、隣接ヘッド部５の注目ヘッド部５側の吐出口５６１とのＹ方向に関する距離Ｌ２が３００μｍとなるように、間隔調整機構４によりヘッド部５間の距離が調整される。これにより、全ての吐出口５６１のＹ方向に関するピッチが３００μｍにて一定に配列される。
【００３０】
ヘッド部５のノズル振り角および間隔が変更されると、基準制御パラメータ群に応じて光源ユニット５４２が制御され、光照射部５４から１０００ｍＷ／ｃｍ^２の照度にて紫外線の出射が開始される。続いて、吐出部５３から基板９に向かってパターン形成材料の吐出が行われる。吐出部５３からのパターン形成材料の吐出は、図１に示す制御弁５３１、ポンプ５３３および制御弁５３４により行われる。まず、制御部６４の制御により制御弁５３４が開放された状態でポンプ５３３が吸引動作を行う。このとき、制御弁５３１が閉じられることによりパターン形成材料の逆流が阻止されるため、タンク５３５からポンプ５３３へとパターン形成材料が引き込まれる。次に、制御部６４の制御により制御弁５３４が閉じられるとともに制御弁５３１が開放され、ポンプ５３３が押出動作を行う。これにより、吐出部５３から連続的にパターン形成材料が吐出される。このとき、制御部６４がポンプ５３３を制御することにより吐出部５３からのパターン形成材料の吐出圧が基準制御パラメータ群に応じて調整される。
【００３１】
パターン形成材料の吐出が行われる際には、制御部６４がステージ移動機構２のモータ２１を駆動制御することにより、ステージ３の移動速度（ここでは、１０ｍｍ／ｓ）が調整され、吐出部５３の下方にて基板９の表面が（−Ｘ）方向に連続的に移動する。これにより、ノズル５５の吐出口５６１から吐出されたパターン形成材料が基板９上に順次付着しつつ、吐出口５６１の進行方向（基板９に対する相対的な進行方向）の後方に配置されている光照射部５４からの紫外線が基板９上のパターン形成材料に照射される。パターン形成材料には紫外線により硬化（架橋反応）が開始する光開始剤が添加されており、パターン形成材料の硬化が光照射部５４により順次行われる。その結果、隔壁パターンの基板９に接する部分の幅に対する高さの比（いわゆる、アスペクト比）が高いパターンが形成される。
【００３２】
図７は基板９上に形成された隔壁パターン９１を（＋Ｚ）側から（−Ｚ）方向を向いて見た様子を示す図である。図７に示すように、基板９上には、Ｙ方向に関して全ての吐出口５６１が配列するピッチＰ２（すなわち、３００μｍ）に応じて、隔壁パターン９１が３００μｍのピッチＱ２にて形成される。前述のように、パターン形成材料は後面５５１側の吐出口５６１より吐出されることから、隔壁パターン９１の幅は、後面５５１側の吐出口５６１の相対移動方向に垂直な方向に関する幅（すなわち、Ｙ方向に関する幅であり、図６中の符号Ｗ２を付す長さ）の影響を受けつつ８０μｍとされる。なお、隔壁パターン９１の高さは１５０μｍとされる。
【００３３】
また、複数の吐出部５３が相対移動方向に垂直な方向に配列して設けられるため、隔壁パターン９１の端部（すなわち、パターン形成の始点および終点）におけるパターン間のＸ方向の位置ずれが比較的小さくされる。さらに、ノズル５５の吐出口５６１が、実質的に基板９の主面に沿う方向（すなわち、ほぼ後面５５１の向く方向）に開口することから、ノズル５５の向きが変更された状態（すなわち、吐出口群５６の配列方向がＹ方向から傾斜した状態）であっても隔壁パターン９１は適切な断面形状とされる。
【００３４】
パターン形成材料の吐出が続けられ、基板９上のパターン形成の終点が吐出部５３の真下に達すると、パターン形成材料の吐出が停止される。その後、終点近傍のパターン形成材料の硬化および整形を行うために基板９がさらに移動し、ステージ３の移動制御および紫外線の出射が停止される。
【００３５】
以上の工程にて形成された隔壁パターンは他の工程において焼成され、パターン形成材料中の樹脂分が除去されるとともに、低軟化点ガラスフリットが融着して隔壁が形成される。なお、溶剤を多く含むパターン形成材料が用いられる場合には、焼成工程の前に内部の溶剤を乾燥除去させる工程が行われる。
【００３６】
以上のようにして、パターン形成装置１では、入力形状情報に従った隔壁パターン（すなわち、３００μｍピッチにて形成された、高さが１５０μｍであり、幅が８０μｍである基準パターン）が基板９上に形成される。
【００３７】
次に、基準パターンからピッチを変更したパターン形成の一例として、基準パターンからピッチが１μｍだけ小さくされた場合について説明を行う。
【００３８】
パターン形成装置１において、基板９が搬入されると、入力形状情報として、ピッチが２９９μｍ、高さが１５０μｍ、幅が８０μｍを示す入力が行われる（ステップＳ１１）。続いて、補正演算部６２において、入力形状情報に基づいて制御パラメータ群が求められる（ステップＳ１２）。ここでは、基準制御パラメータ群からノズル振り角が８３度に、相対移動速度が９．７５ｍｍ／ｓに、紫外線照度が９７５ｍＷ／ｃｍ^２に変更された制御パラメータ群が求められ、他の制御パラメータ群については、基準制御パラメータ群と同様とされる。なお、補正演算部６２が制御パラメータ群を求める態様については、ピッチを変更したパターン形成動作の説明後に詳述する。
【００３９】
制御パラメータ群が求められると、制御部６４の制御により、基板９上へのパターンの形成が開始される（ステップＳ１３）。まず、ノズル振り角が８３度となるように、制御部６４により減速機構付モータ５２が制御される。
【００４０】
図８は、ノズル振り角が変更された吐出部５３および光照射部５４を示す図であり、（−Ｚ）側から（＋Ｚ）方向を向いて見た様子を示している。なお、図８では、ノズル振り角が８５度のときのノズル５５（すなわち、基準制御パラメータ群に従って制御されたときのノズル５５）を二点鎖線にて示している。図８に示すように、各ヘッド部５のノズル振り角が８３度とされると、各ノズル５５において、吐出口群５６のＹ方向に関するピッチＰ３が２９９μｍとなる。また、ノズル振り角に応じて、間隔調整機構４によりヘッド部５の間隔が調整され（すなわち、図８中の距離Ｌ３が２９９μｍとされ）、これにより、全ての吐出口５６１のＹ方向に関するピッチが２９９μｍとされる。このとき、後面５５１側の吐出口５６１のＹ方向（すなわち、相対移動方向に垂直な方向）に関する幅Ｗ３は、ノズル振り角が８５度の際の幅Ｗ２（図６参照）よりも僅かに短くなる。
【００４１】
続いて、光照射部５４から９７５ｍＷ／ｃｍ^２の照度にて紫外線の出射が開始される。そして、吐出口５６１からのパターン形成材料の吐出が基準パターン形成時と同じ吐出圧にて開始されると同時に、ステージ移動機構２によりステージ３が９．７５ｍｍ／ｓの移動速度にて移動され、基板９上に隔壁パターンが形成される。
【００４２】
図９は基板９上に形成された隔壁パターン９１を示す図であり、（＋Ｚ）側から（−Ｚ）方向を向いて見た様子を示している。図９に示すように、基板９上には、吐出口群５６のＹ方向に関するピッチに応じて、隔壁パターン９１が２９９μｍのピッチＱ３にて形成されている。基準パターンの形成と比較して、ノズル振り角を小さくすることで、前述のように、後面５５１側の吐出口５６１のＹ方向に関する幅Ｗ３は僅かに短くなるが、紫外線照度が弱められるとともに相対移動速度が下げられるため、相乗効果により隔壁パターン９１の高さおよび幅は基準パターンと同じ高さおよび幅（すなわち、１５０μｍの高さおよび８０μｍの幅）となる。
【００４３】
以上のようにして、パターン形成装置１では、基準となる入力形状情報に従った基準パターンから、ピッチを変更しつつ、基準パターンと同様の断面形状を有するパターンが基板９上に形成される。なお、パターン形成装置１では、ノズル振り角を８３度から９０度まで変更することにより隔壁パターンのピッチを２９９〜３０１μｍの範囲で補正することが可能である。
【００４４】
次に、基準パターンからピッチを変更した入力形状情報が入力部６１にて受け付けられた場合のステップＳ１２において、補正演算部６２が制御パラメータ群を求める手法についての説明を行う。
【００４５】
パターンの断面形状やピッチ（以下、「形状等」という。）は、制御パラメータ群が相互に影響し合うことにより決定されるため、基準制御パラメータ群を示す行列Ｍ_Ｐ０により得られるパターンの形状等の特徴事項を示す数値群を行列Ｍ_Ｓ０とすると、Ｍ_Ｓ０は、数１と示すことができる。
【００４６】
【数１】

【００４７】
ここで、Ｍ_Ａは係数行列であり、Ｍ_Ｃは定数行列である。なお、Ｍ_Ｓ０は（ｍ×１）行列であり、Ｍ_Ｐ０は（ｎ×１）行列であり、Ｍ_Ａは（ｍ×ｎ）行列であり、Ｍ_Ｃは（ｍ×１）行列であるとする。
【００４８】
次に、数１において、制御パラメータ群を示す行列がＭ_Ｐ１であるときのパターンの形状等の特徴事項を示す数値群の行列をＭ_Ｓ１としてＭ_Ｓ１に関する式とＭ_Ｓ０に関する式との差をとると、数２が得られる。
【００４９】
【数２】

【００５０】
よって、Ｍ_Ｓ１は数３にて示すことができる。
【００５１】
【数３】

【００５２】
数３は、基準制御パラメータ群の行列Ｍ_Ｐ０、および、そのときのパターンの形状等（すなわち、基準となる入力形状情報）の数値群行列Ｍ_Ｓ０に基づいて、所望のパターンの形状等を示す数値群行列Ｍ_Ｓ１を実現する制御パラメータ群の行列Ｍ_Ｐ１を求めるための式といえ、ｎ個の変数（すなわち、ｎ種類の制御パラメータ）をｍ個の式（すなわち、パターンの形状等のｍ種類の特徴事項を示す数値についての式）から解く連立方程式であるといえる。よって、数３を解くには（ｍ≧ｎ）である必要がある。なお、係数行列Ｍ_Ａは、基準制御パラメータ群の行列Ｍ_Ｐ０付近において、制御パラメータ群の一部を変動させ、そのときに得られるパターンの形状等の数値群に基づいて予め求められる。
【００５３】
ここで、（ｍ＜ｎ）である場合には、例えば、パターンの形状等に関する特徴事項に対する影響が比較的小さいといえる制御パラメータが、係数行列Ｍ_Ａ等に基づいて適宜決定される。そして、求める制御パラメータ群の行列Ｍ_Ｐ１からその制御パラメータを削除し、（ｍ≧ｎ）とする。また、係数行列Ｍ_Ａの削除された制御パラメータに対応する列も同様に削除される。なお、パターン形成の際には、削除された制御パラメータは基準制御パラメータ群における値が利用される。
【００５４】
また、削除可能な制御パラメータが無い場合や削除可能な制御パラメータを制御パラメータ群の行列Ｍ_Ｐ１から削除した後も（ｍ＜ｎ）である場合には、所望の形状等の数値群行列Ｍ_Ｓ１のうち基準となる形状等の数値群行列Ｍ_Ｓ０から変更される特徴事項（例えば、既述した例におけるピッチであり、以下、「変更事項」という。）と変更事項の変更後の値とに応じて、優先的に変動させる制御パラメータと変動後の値とが定められた優先順位特定表を予め作成しておき、制御パラメータ群の変数の数を減らして（ｍ≧ｎ）とする。すなわち、数３の制約条件として、求めるべき制御パラメータのいくつかを変更事項に応じて（あるいは、各構成における制約等、必要に応じて）自動的に決定することにより、（ｍ≧ｎ）とする。
【００５５】
具体的には、基板９上に形成されるパターンの高さおよび幅を基準となるパターンの形状等と等しくしつつ、パターンのピッチを変更事項とする入力形状情報が入力部６１において受け付けられた場合には、ノズル振り角、ヘッド部５とステージ３との相対移動速度、および、光照射部５４の紫外線照度が上記手法により制御パラメータ（すなわち、変更事項に対する影響の小さい制御パラメータが削除された後の残りの制御パラメータ群であり、変更事項に対する影響が比較的大きいといえる制御パラメータ群）として特定されることにより、（ｍ≧ｎ）が満たされる。
【００５６】
次に、特定された制御パラメータに関する値が求められる。より詳細には、特定された制御パラメータに応じて、記憶部６３から補正演算部６２に数４に示す行列式が読み出される。ただし、α，β，γはそれぞれ入力部６１において受け付けられた入力形状情報のピッチ、高さ、幅を示し、Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ特定された制御パラメータのノズル振り角、相対移動速度、紫外線照度である。
【００５７】
【数４】

【００５８】
そして、入力形状情報に基づいて数４のα，β，γにそれぞれ２９９μｍ、１５０μｍ、８０μｍを代入し、得られる連立方程式を解くことにより、特定された制御パラメータ群に関する適切な値として、Ｘが８３（すなわち、ノズル振り角が８３度）、Ｙが９．７５（すなわち、相対移動速度が９．７５ｍｍ／ｓ）、Ｚが９７５（すなわち、紫外線照度が９７５ｍＷ／ｃｍ^２）と求められる。なお、係数行列Ｍ_Ａに逆行列Ｍ_Ａ ^−１が存在する場合には、数３が数５とされた後に制御パラメータ群を示す行列Ｍ_Ｐ１が求められてもよい。
【００５９】
【数５】

【００６０】
このようにして求められた制御パラメータ群が利用されることにより、基準パターンからピッチのみを変更したパターン形成が可能となる。
【００６１】
以上、パターン形成装置１では、入力部６１を介してパターンのピッチおよび断面形状に関する入力が受け付けられ、補正演算部６２により吐出口群５６の配列方向を含む制御パラメータ群が求められる。求められた制御パラメータ群に応じた制御部６４の制御により、吐出口群５６の向きが変更されるとともに、間隔調整機構４により相対移動方向に垂直な方向に関して吐出口群５６全体が一定のピッチとされる。そして、吐出部５３を基板９の主面に沿って相対的に移動することにより、入力に応じたピッチにて基板９上にパターンが形成される。その結果、パターン形成装置１では、パターンのピッチを補正することができるとともに、ノズル振り角の影響を補償した制御パラメータ群により適切な断面形状を有するパターンを形成することができ、生産性を向上させることができる。
【００６２】
また、ノズル５５間に吐出口群５６のピッチの微小なずれがある場合であっても、各ノズル５５のノズル振り角およびノズル５５間の距離を適切に制御することにより、全吐出口群５６の相対移動方向に垂直な方向に関するピッチを一定にし、基板９上に一定ピッチにてパターンを形成することができるため、ノズルの再製作等を行う必要がなく、コストダウンを図ることができる。さらに、パターン形成装置１では、複数の吐出部５３が相対移動方向に垂直な方向に配列して設けられるため、全ての吐出口が一体的に形成された吐出部が設けられた場合と比較して、基板９上に形成されたパターンの端部における位置に関する各パターン間の相対移動方向のずれ量を小さくすることができる。
【００６３】
なお、制御パラメータとしては、上述したもの以外に、図４に示す、ノズル５５の底面５５２と基板９との間の距離Ｄ１、光照射部５４と基板９との間の距離Ｄ２、光照射部５４の中心（すなわち、支持される位置における光照射部５４の中心）とノズル５５の後面５５１との間の距離Ｄ３、紫外線照射角度φ、紫外線照射幅（すなわち、距離Ｄ２と光照射部５４の開口数ＮＡ（なお、ＮＡ≒ｓｉｎφ≒φ）により決定される幅）Ｄ４等であってもよい。
【００６４】
図１０は本発明の第２の実施の形態に係るパターン形成装置１のヘッド部５ａを示す図である。図１０のヘッド部５ａでは、フレーム１２に固定されたベース５１に２つの減速機構付モータ５２ａ，５２ｂが取り付けられ、吐出部５３ａ，５３ｂが減速機構付モータ５２ａ，５２ｂにより回動可能に支持される。吐出部５３ａ，５３ｂの下面には、それぞれ、ノズル５５、および、光照射部５４ａが取り付けられる。他の構成は図１のパターン形成装置１と同様であり、以下同符号を付して説明する。
【００６５】
図１１は吐出部５３ａ，５３ｂを（−Ｚ）側から（＋Ｚ）方向を向いて見た様子を示す図である。図１１に示す状態では、２つの吐出部５３ａ，５３ｂはＸ方向に並んで平行に支持されており、複数のノズル５５および複数の光照射部５４ａが、（−Ｘ）側の吐出部５３ａ、および、（＋Ｘ）側の吐出部５３ｂに交互にずれながらＹ方向に２列になるように取り付けられる。このとき、全ての吐出口５６１のＹ方向に関するピッチが一定とされる。
【００６６】
図１０のパターン形成装置１がパターンを形成する際には、図１のパターン形成装置１と同様に、入力部６１からの入力に基づいて、制御パラメータ群が求められる（図５中のステップＳ１１，Ｓ１２）。ここでは、まず、基準となる入力形状情報が入力されたものとし、対応する基準制御パラメータ群が補正演算部６２から制御部６４へと出力される。そして、制御部６４により、パターン形成装置１の各構成が制御される（図５中のステップＳ１３）。
【００６７】
具体的には、まず、減速機構付モータ５２ａ，５２ｂが制御されることにより、図１２に示すように、各吐出部５３ａ，５３ｂのノズル５５と相対移動方向とのなす角（以下、「ノズル振り角」という。）が８５度に調整される。これにより、全ての吐出口５６１（または、吐出口群５６）のＹ方向に関するピッチが３００μｍとされる。そして、光源ユニット５４２が制御されることにより所定の照度にて光照射部５４ａより紫外線の出射が開始され、ノズル５５の吐出口５６１から所定の吐出圧にてパターン形成材料が吐出される。パターン形成材料の吐出と同時に、ステージ３がステージ移動機構２により所定の移動速度にて移動され、基板９上に３００μｍのピッチを有する基準パターンが形成される。
【００６８】
次に、基準パターンのピッチのみを補正する場合のパターン形成動作について説明を行う。例えば、パターンのピッチを２９９μｍとしつつ、パターンの高さおよび幅を基準パターンと同一とする入力が行われた場合には、図１のパターン形成装置１と同様に、最適な制御パラメータ群が補正演算部６２により求められる（図５中のステップＳ１１，Ｓ１２）。そして、求められた制御パラメータ群に従って、吐出部５３ａ，５３ｂのノズル振り角がそれぞれ８３度とされる。これにより、図１３に示すように全ての吐出口５６１（すなわち、吐出口群５６）のＹ方向に関するピッチが２９９μｍとされた吐出部５３ａ，５３ｂが実現される。そして、制御パラメータ群に従って、各構成が制御されることにより２９９μｍのピッチを有しつつ、基準パターンと同様の断面形状を有するパターンが形成される（図５中のステップＳ１３）。
【００６９】
以上のように、図１０に示すヘッド部５ａを有するパターン形成装置１では、吐出口群５６が所定のピッチにて配列形成された複数のノズル５５が吐出口群５６の配列方向に沿って所定の間隔で取り付けられた吐出部５３ａ，５３ｂにおいて、相対移動方向に垂直な方向に関して、吐出部５３ａのノズル５５と吐出部５３ｂのノズル５５とが交互に位置することにより、全ての吐出口５６１の相対移動方向に垂直な方向に関するピッチが一定とされる。そして、制御部６４が制御パラメータ群に従って吐出部５３ａ，５３ｂのそれぞれを基板９の主面に垂直な回動軸を中心に回動可能に支持する減速機構付モータ５２ａ，５２ｂを制御することにより、吐出部５３ａ，５３ｂが同一角度だけ回動させ、吐出部５３ａ，５３ｂを基板９の主面に沿う所定の方向に相対的に移動する。これにより、パターン形成装置１では、パターンのピッチを補正することができるとともに、適切な断面形状を有するパターンを形成することができる。
【００７０】
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。
【００７１】
制御パラメータ群、パターンのピッチおよび断面形状、並びに、ノズル５５の形状は、上記実施の形態に限定されない。また、パターンの断面形状に関する特徴事項は、高さおよび幅以外（例えば、パターンの断面形状が台形である場合には、上底または下底の長さ等）であってもよい。
【００７２】
吐出部は減速機構付モータ以外の回動機構により回動されてもよく、また、１つの回動機構により複数の吐出部の回動が行われてもよい。
【００７４】
上記実施の形態では、ステージ３が移動することによりヘッド部が基板９に対して相対的に移動するが、ステージ３が固定され、ヘッド部が移動してもよい。
【００７５】
パターン形成装置１は、有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置等の他の種類の平面表示装置（フラットパネルディスプレイ）における隔壁や配線、電極等のパターンの形成に利用されてもよい。また、基板９もガラス基板には限定されず、樹脂基板、半導体基板等であってもよい。
【００７６】
【発明の効果】
請求項１ないし７の発明によれば、基板上に形成するパターンのピッチを変更することができる。また、ピッチを変更しつつ適切な断面形状のパターンを形成することができる。
【００７７】
また、請求項３の発明では、形成するパターンの端部において、各パターン間の相対移動方向に関する位置ずれを小さくすることができる。
【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】ヘッド部を示す底面図である。
【図３】吐出部の下部を示す正面図である。
【図４】吐出部の下部を示す側面図である。
【図５】パターンを形成する動作の流れを示す図である。
【図６】回動後の吐出部および光照射部を示す図である。
【図７】基板上に形成された隔壁パターンを示す図である。
【図８】回動後の吐出部および光照射部を示す図である。
【図９】基板上に形成された隔壁パターンを示す図である。
【図１０】第２の実施の形態に係るヘッド部を示す図である。
【図１１】吐出部を示す底面図である。
【図１２】回動後の吐出部を示す図である。
【図１３】回動後の吐出部を示す図である。
【符号の説明】
１パターン形成装置
２ステージ移動機構
３ステージ
４間隔調整機構
９基板
５２，５２ａ，５２ｂ減速機構付モータ
５３，５３ａ，５３ｂ吐出部
５５ノズル
５６吐出口群
６１入力部
６２補正演算部
９１隔壁パターン
Ｊ１回動軸
Ｐ１〜Ｐ３，Ｑ２，Ｑ３ピッチ
Ｓ１１，Ｓ１２ステップ

Claims

平面表示装置用の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、
基板を保持する保持部と、
基板の主面に沿う方向に開口するとともに前記基板に向けてパターン形成材料を連続的に吐出する吐出口群が所定のピッチにて配列形成された吐出部と、
基板の主面に沿う所定の移動方向に前記吐出部を前記基板に対して相対的に移動する移動機構と、
基板の主面に垂直な回動軸を中心に前記吐出部を回動可能に支持する回動機構と、
パターンのピッチおよび断面形状に関する入力を受け付ける入力部と、
パターンのピッチおよび断面形状を変化させる制御パラメータである前記吐出口群の配列方向、並びに、前記断面形状を変化させる他の制御パラメータを含む制御パラメータ群を前記入力に基づいて求める演算部と、
前記制御パラメータ群に含まれる前記吐出口群の前記配列方向に従って前記回動機構を制御するとともに前記他の制御パラメータに基づいて前記断面形状の制御を行う制御部と、
を備え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、
基板に向けて光を照射する光照射部をさらに備え、
前記光照射部から基板上のパターン形成材料に照射される光の照度、および、前記吐出部の基板に対する相対移動速度が前記他の制御パラメータとして前記制御パラメータ群に含まれており、
前記制御部により前記光の照度に基づいて前記光照射部を制御するとともに前記相対移動速度に基づいて前記移動機構を制御することにより、前記パターンの前記断面形状が制御され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、
前記移動方向に垂直な方向に関して前記吐出部に隣接するもう１つの吐出部およびもう１つの回動機構と、
前記吐出部と前記もう１つの吐出部との間の距離を変更する間隔調整機構と、
をさらに備えることを特徴とするパターン形成装置。
請求項３に記載のパターン形成装置であって、
前記回動機構、前記もう１つの回動機構および前記間隔調整機構が駆動制御可能であり、
前記吐出部の吐出口群の配列方向と前記もう１つの吐出部の吐出口群の配列方向とを平行に保ちつつ向きが変更された際に、前記間隔調整機構により前記移動方向に垂直な方向に関して両吐出口群全体が一定のピッチとされることを特徴とするパターン形成装置。
平面表示装置用の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、
基板を保持する保持部と、
基板の主面に沿う方向に開口するとともに前記基板に向けてパターン形成材料を連続的に吐出する吐出口群が所定のピッチにて配列形成された複数のブロックが前記吐出口群の配列方向に沿って所定の間隔で取り付けられた第１吐出部と、
基板の主面に沿う方向に開口するとともに前記基板に向けてパターン形成材料を吐出する吐出口群が前記所定のピッチにて配列形成された複数のブロックが前記吐出口群の配列方向に沿って前記所定の間隔で取り付けられた第２吐出部と、
基板の主面に沿う所定の移動方向に前記第１および第２吐出部を前記基板に対して相対的に移動する移動機構と、
基板の主面に垂直な第１回動軸を中心に前記第１吐出部を回動可能に支持する第１回動機構と、
基板の主面に垂直な第２回動軸を中心に前記第２吐出部を回動可能に支持する第２回動機構と、
パターンのピッチおよび断面形状に関する入力を受け付ける入力部と、
パターンのピッチおよび断面形状を変化させる制御パラメータである前記第１吐出部の前記吐出口群の配列方向および前記第２吐出部の前記吐出口群の配列方向、並びに、前記断面形状を変化させる他の制御パラメータを含む制御パラメータ群を前記入力に基づいて求める演算部と、
前記制御パラメータ群に含まれる前記第１吐出部の前記吐出口群の前記配列方向および前記第２吐出部の前記吐出口群の前記配列方向に従って前記第１回動機構および前記第２回動機構を制御するとともに前記他の制御パラメータに基づいて前記断面形状の制御を行う制御部と、
を備え、
前記第１回動軸と前記第２回動軸とが前記移動方向に沿って位置し、前記移動方向に垂直な方向に関して、前記第１吐出部のブロックと前記第２吐出部のブロックとが交互に位置することを特徴とするパターン形成装置。
請求項５に記載のパターン形成装置であって、
基板に向けて光を照射する光照射部をさらに備え、
前記第１吐出部および前記第２吐出部から基板上に吐出されたパターン形成材料に前記光照射部から照射される光の照度、および、前記第１吐出部および前記第２吐出部の基板に対する相対移動速度が前記他の制御パラメータとして前記制御パラメータ群に含まれており、
前記制御部により前記光の照度に基づいて前記光照射部を制御するとともに前記相対移動速度に基づいて前記移動機構を制御することにより、前記パターンの前記断面形状が制御されることを特徴とするパターン形成装置。
吐出部の基板の主面に沿う方向に開口する吐出口群から基板に向けてパターン形成材料を連続的に吐出しつつ前記吐出部を前記基板の主面に沿って所定の移動方向に相対的に移動して前記基板上にパターンを形成するパターン形成方法であって、
パターンのピッチおよび断面形状に関する入力を受け付ける工程と、
パターンのピッチおよび断面形状を変化させる制御パラメータである前記吐出口群の配列方向、並びに、前記断面形状を変化させる他の制御パラメータを含む制御パラメータ群を前記入力に基づいて求める工程と、
前記制御パラメータ群に含まれる前記吐出口群の前記配列方向に従って前記基板の前記主面に垂直な回転軸を中心に前記吐出口群を回動するとともに前記他の制御パラメータに基づいて前記断面形状の制御を行う工程と、
を有することを特徴とするパターン形成方法。