JP5280992B2 - 塗布方法および塗布装置 - Google Patents

Description

この発明は、基板の主面にペースト状の塗布液を塗布する塗布方法および塗布装置に関するものである。

フラットパネルディスプレイや太陽電池などの製造技術分野においては、ガラス基板や半導体基板などの基板上に隔壁、電極等の微細なパターンを形成する必要がある。このようなパターンとしては、その断面形状が幅に対して高さのある、いわゆるアスペクト比の高いものが求められる場合がある。このような要求に対応するために、パターン材料を含有する高粘度のペースト状の塗布液を吐出口から吐出させ基板に塗布することでパターン形成を行う技術が実用化されつつある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−０９８００１号公報（例えば、図３）

しかしながら、高粘度の流体は一般に非ニュートン流体であり、加圧やそれに伴う流動に起因してその粘度が経時的に大きく変化する性質（チクソ性）を有している。このため、あるタイミングで基板に塗布液を塗布すべく吐出口への塗布液の圧送を開始しても、塗布液の粘度が変化するため、実際に吐出口から吐出が開始されるまでには時間遅れがある。特に複数の吐出口から塗布液を吐出するようにした場合には、塗布液の流路の長さや形状の差に起因して、各吐出口からの吐出開始タイミングにばらつきが生じてしまう。この結果、特に高粘度の塗布液を用いて塗布を行う場合、基板上に形成されるパターンの位置が揃わない、パターン幅が変動するなどの乱れが生じるおそれがある。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板主面にペースト状の塗布液を塗布する塗布方法および塗布装置において、複数の吐出口から吐出される塗布液の吐出タイミングを揃えてパターンの乱れのない塗布を可能とする技術を提供するものである。

この発明にかかる塗布方法の一の態様は、上記目的を達成するため、内部に液溜め空間を有するとともに該液溜め空間に連通する複数の吐出口を有する吐出ヘッドにペースト状の塗布液を圧送し、前記吐出口から吐出させた前記塗布液を基板に塗布する塗布方法において、前記吐出口のそれぞれに対し、前記液溜め空間から当該吐出口に至る流路に連通して前記塗布液を貯留する貯留部を設けておき、前記貯留部に貯留された塗布液を前記吐出口に送出するタイミングを前記吐出口のそれぞれについて個別に設定することで、前記吐出ヘッドに圧送された前記塗布液が前記吐出口のそれぞれから吐出開始されるタイミングを調整する調整工程と、前記吐出ヘッドを基板に対し相対移動させて、前記基板の主面に対向する所定の塗布開始位置に位置決めする位置決め工程と、前記塗布開始位置に位置決めされた前記吐出ヘッドに前記塗布液の圧送を開始するとともに前記貯留部から前記塗布液を送出して前記吐出口から吐出させ、前記吐出ヘッドと前記基板とを前記基板の主面に沿った方向に相対移動させて、前記塗布液を前記基板主面に塗布する塗布工程とを備えることを特徴としている。

このように構成された発明では、調整工程において予め各吐出口からの塗布液の吐出開始タイミングが調整されているので、塗布工程において塗布液の吐出開始タイミングのばらつきがない。このため、基板に対してパターンの乱れのない塗布を行うことが可能となっている。

具体的には、前記吐出口のそれぞれに対して当該吐出口に連通して前記塗布液を貯留する貯留部を設けておき、前記調整工程では、前記貯留部に貯留された塗布液を前記吐出口に送出するタイミングを前記吐出口のそれぞれについて個別に設定する。塗布液の供給源から吐出ヘッドに送られてくる塗布液については、その流路上での加圧や流路側壁との摩擦によって、チクソ性に起因する塗布液の粘度変動が生じ、吐出口からの吐出タイミングを制御性よく制御することは難しい。そこで、吐出口に連通させた貯留部に塗布液を予め貯留させておき、吐出を開始させるタイミングに合わせて貯留部に貯留された塗布液を吐出口に送出するようにすれば、供給源からの塗布液の供給タイミングによらず、吐出口からの吐出を所定のタイミングで開始させることが可能となる。

この場合において、前記塗布工程では、前記吐出ヘッドへの前記塗布液の圧送開始タイミングと同期させて、前記吐出口に連通させた前記貯留部からの前記塗布液の送出を前記調整工程で設定されたタイミングで開始するようにしてもよい。このようにすると、貯留部には吐出開始時のタイミング調整のための少量の塗布液を貯留する容量があればよいこととなるので、貯留部を小型に構成することができ、吐出口に近接させて配置することが可能となる。そのため、吐出口からの吐出開始タイミングをより精度よく制御することが可能である。

また、この発明にかかる塗布方法の他の態様は、上記目的を達成するため、複数の吐出口を有する吐出ヘッドにペースト状の塗布液を圧送し、前記吐出口から吐出させた前記塗布液を基板に塗布する塗布方法において、前記吐出ヘッドに圧送された前記塗布液が前記吐出口のそれぞれから吐出開始されるタイミングを調整する調整工程と、前記吐出ヘッドを基板に対し相対移動させて、前記基板の主面に対向する所定の塗布開始位置に位置決めする位置決め工程と、前記塗布開始位置に位置決めされた前記吐出ヘッドに前記塗布液を圧送して前記吐出口から吐出させるとともに前記吐出ヘッドと前記基板とを前記基板の主面に沿った方向に相対移動させて、前記塗布液を前記基板主面に塗布する塗布工程とを備え、前記吐出口のそれぞれに対し、当該吐出口に連通して前記塗布液を貯留する貯留部を設けておき、前記調整工程では、前記貯留部に貯留された塗布液を前記吐出口に送出するタイミングを前記吐出口のそれぞれについて個別に設定し、前記塗布工程において前記吐出口からの前記塗布液の吐出を停止するときには、前記吐出ヘッドへの前記塗布液の圧送を停止するとともに前記吐出口近傍に残留する塗布液を前記貯留部に流入させることを特徴としている。塗布液の圧送が定常的に行われている状態では、吐出開始直後に比べて塗布液の粘度は比較的低い状態になっている。このため、吐出口からの塗布液の吐出を停止させたいときに塗布液の圧送を停止しても、直ちに吐出が停止されず過剰な塗布液が吐出されてしまうおそれがある。そこで、吐出口近傍に残留する塗布液を吐出口に連通させた貯留部に流入させるようにすれば、吐出口からの過剰な塗布液の吐出を防止することができる。また、こうして貯留部に取り込まれた塗布液については、次の塗布工程の開始時にタイミング調整のために利用することができる。

また、前記塗布工程では、前記吐出口のうち少なくとも１つから吐出された前記塗布液が前記基板主面に到達したことを検知してから前記吐出ヘッドと前記基板との相対移動を開始するようにしてもよい。上記した調整工程が実行されることにより、各吐出口からの吐出開始タイミングの相対的なばらつきは抑制されるが、塗布液の粘度の変化に起因して、吐出口から吐出された塗布液が基板に到達するまでの所要時間が変動する可能性が残されている。塗布液が基板に到達したことが検知されてから吐出ヘッドと基板との相対移動を開始するようにすれば、塗布液が基板に到達する前に移動が開始されて本来の位置とは異なる位置から塗布が開始されるのを防止することができる。

また、この発明にかかる塗布装置は、上記目的を達成するため、基板を保持する基板保持手段と、内部に液溜め空間を有するとともに、該液溜め空間に連通する複数の吐出口を有する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドの前記液溜め空間に、ペースト状の塗布液を圧送する塗布液供給手段と、前記複数の吐出口のそれぞれに対応して前記液溜め空間から前記吐出口に至る流路上に設けられ、当該吐出口からの前記塗布液の吐出開始タイミングを調整する調整手段と、前記吐出ヘッドを基板に対向する所定の塗布開始位置に位置決めするとともに、前記吐出ヘッドと前記基板とを前記基板の主面に沿った方向に相対移動させる移動手段とを備え、前記調整手段は、前記液溜め空間から前記吐出口に至る流路に連通し前記塗布液を貯留する貯留部と、前記貯留部から前記流路への前記塗布液の送出を制御する制御部とを備えることを特徴としている。

このように構成された発明では、塗布液供給手段から液溜め空間に圧送されてくる塗布液の粘度変動による各吐出口からの吐出開始タイミングのばらつきが調整手段によって調整されるので、上記した塗布方法の発明と同様に、基板に対してパターンの乱れのない塗布を行うことが可能となる。

この発明において、前記調整手段は、前記液溜め空間から前記吐出口に至る流路に連通し前記塗布液を貯留する貯留部と、前記貯留部から前記流路への前記塗布液の送出を制御する制御部とを備える。貯留部に貯留された塗布液を吐出開始時に流路上に送出することで、吐出開始タイミングを精度よく制御することができる。また、貯留部からの送出タイミングを制御部が各吐出口ごとに制御することで、吐出開始タイミングのばらつきを抑えることができる。

この場合において、前記制御部は、前記塗布液供給手段から前記液溜め空間への前記塗布液の圧送が停止されると、前記流路内の前記塗布液を前記貯留部に流入させて前記吐出口からの前記塗布液の吐出を停止させるようにしてもよい。こうすることで、上記した塗布方法の発明と同様に、吐出停止時の過剰な塗布液の吐出を防止することができる。

また、この発明にかかる塗布装置では、前記複数の吐出口それぞれから吐出される前記塗布液を検知する検知手段を備え、前記調整手段は、前記検知手段による検知結果に基づいて前記吐出口のそれぞれについて個別に設定された吐出開始タイミングで、それぞれの前記吐出口から前記塗布液を吐出させるようにしてもよい。実際に各吐出口から塗布液が吐出されるタイミングを検知手段によりそれぞれ検知し、その結果に基づいて各吐出口からの吐出開始タイミングを設定することで、各吐出口間の吐出開始タイミングのばらつきをより確実に抑えることができる。

さらに、前記移動手段は、前記吐出口のうち少なくとも１つから吐出された前記塗布液が前記基板主面に到達したことが前記検知手段により検知されると前記吐出ヘッドと前記基板との相対移動を開始するようにしてもよい。こうすることで、上記した塗布方法の発明と同様に、塗布液が基板に到達する前に移動が開始されて本来の位置とは異なる位置から塗布が開始されるのを防止することができる。

この発明によれば、ペースト状の塗布液を吐出ヘッドに圧送して、吐出ヘッドに設けられた複数の吐出口から吐出させるのに際して、各吐出口からの塗布液の吐出開始タイミングが調整されているので、塗布液の吐出開始タイミングのばらつきがなく、基板に対してパターンの乱れのない塗布を行うことができる。

この発明にかかる塗布装置の一実施形態を示す図である。 吐出ヘッドの詳細な構成を示す図である。 この塗布装置による配線形成の様子を模式的に示す図である。 ペーストの性質を模式的に示す図である。 乱れた配線パターンの例を示す図である。 チューニング処理の原理を示す図である。 この実施形態におけるパターン形成処理を示すフローチャートである。 この実施形態におけるチューニング処理を示すフローチャートである。

図１はこの発明にかかる塗布装置の一実施形態を示す図である。この塗布装置１は、例えば表面に光電変換層を形成された単結晶シリコンウエハなどの基板Ｗの一主面上に配線材料を含有する塗布液（例えば銀ペースト）を塗布することによって電極配線を形成し、例えば太陽電池として利用される光電変換デバイスを製造する装置である。すなわち、この装置１は、例えば光電変換デバイスの光入射面に集電電極を形成するという用途に好適に使用することができる。

この塗布装置１では、基台１１上にステージ移動機構２が設けられ、基板Ｗを保持するステージ３がステージ移動機構２により図１に示すＸ−Ｙ平面内で移動可能となっている。また、ステージ３の端部には、サブステージ３１が取り付けられており、サブステージ３１はステージ３１と一体的に移動する。サブステージ３１は、その上面の鉛直方向高さがステージ３に載置される基板Ｗの上面と揃うように設置される。

ステージ移動機構２は、下段からステージ３をＸ方向に移動させるＸ方向移動機構２１、Ｙ方向に移動させるＹ方向移動機構２２、および、Ｚ方向を向く軸を中心に回転させるθ回転機構２３を有する。Ｘ方向移動機構２１は、モータ２１１にボールねじ２１２が接続され、さらに、Ｙ方向移動機構２２に固定されたナット２１３がボールねじ２１２に取り付けられた構造となっている。ボールねじ２１２の上方にはガイドレール２１４が固定され、モータ２１１が回転すると、ナット２１３とともにＹ方向移動機構２２がガイドレール２１４に沿ってＸ方向に滑らかに移動する。

Ｙ方向移動機構２２もモータ２２１、ボールねじ機構およびガイドレール２２４を有し、モータ２２１が回転するとボールねじ機構によりθ回転機構２３がガイドレール２２４に沿ってＹ方向に移動する。θ回転機構２３はモータ２３１によりステージ３をＺ方向を向く軸を中心に回転させる。ステージ移動機構２の各モータは制御ユニット６により制御される。

さらに、θ回転機構２３とステージ３との間には、ステージ昇降機構２４が設けられている。ステージ昇降機構２４は、制御ユニット６からの制御指令に応じてステージ３を昇降させ、基板Ｗを指定された高さ（Ｚ方向位置）に位置決めする。ステージ昇降機構２４としては、例えばソレノイドや圧電素子などのアクチュエータによるもの、ギヤによるもの、楔の噛み合わせによるものなどを用いることができる。

ステージ３の上方には、図示を省略するフレームに固定された塗布ユニット５が設けられている。塗布ユニット５は、ステージ３に載置された基板Ｗに後述する塗布液を吐出する吐出ヘッド５１、該吐出ヘッド５１に接続されたサックバックシリンジ５２、塗布液を貯留するタンク５３、タンク５３と吐出ヘッド５１とを接続する配管５４、吐出ヘッド５１から吐出される塗布液を観察するための撮像部５５を備えている。

タンク５３と吐出ヘッド５１とを接続する配管５４は途中で分岐して、図示を省略する塗布液供給源に接続されている。タンク５３は塗布液供給源から撹拌脱泡された状態で供給される塗布液を一時的に貯留することができ、図示を省略するコンプレッサから圧縮空気（圧空）が制御部６からの制御指令に応じて送り込まれると、内部に貯留された塗布液を吐出ヘッド５１に向けて圧送する。

塗布液であるペーストは導電性を有し、例えば、導電性粒子、有機ビヒクル（溶剤・樹脂・増粘剤等の混合物）を含む。導電性粒子は例えば銀粉末であり、有機ビヒクルは樹脂材料としてのエチルセルロースと有機溶剤を含む。なお、この種の導電性ペーストとして既に商品化されているものも使用可能であり、このような導電性ペーストには、光重合開始剤を含み塗布後に光を照射することで硬化するタイプのもの、また光硬化などの硬化処理によらず溶剤の揮発のみによって固化させるタイプのものも存在し、いずれのタイプも使用可能である。なお、光硬化タイプのペーストを用いる場合には、塗布ユニット５に光照射手段を設けることが望ましいが、光硬化性の塗布液を吐出するノズルと光照射手段とを一体化した塗布装置は既に公知であるため（例えば特許文献１）、ここでは詳しい説明を省略する。ペーストの粘度は常温、常圧で５ないし５００Ｐａ・ｓ（パスカル秒）の範囲内、より好ましくは１０ないし３５０Ｐａ／ｓの範囲内である。

図２は吐出ヘッドの詳細な構成を示す図である。より詳しくは、図２（ａ）は吐出ヘッド５１の内部構造を示す部分断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線で切断した断面構造を示す図である。なお、図２（ａ）においては、吐出ヘッド５１の構造を見やすくするために、吐出ヘッド５１に対して図２（ａ）の紙面手前側に設けられるサックバックシリンジ５２の図示を省略している。

図２（ａ）に示すように、吐出ヘッド５１は、内部にバッファ空間ＢＦとして機能する空洞を有するヘッド本体５１１を有している。ヘッド本体５１１の上部には、配管５４と接続される開口部５１２が設けられており、該開口部５１２を通して、タンク５３から塗布液がバッファ空間ＢＦへ圧送されてくる。

吐出ヘッド５１の下部には、下向きに開口する貫通孔５１３がＹ方向に沿って一列に多数（図の例では８個）設けられており、各貫通孔５１３の下端部には筒状のノズルチップ５１４が取り付けられている。したがって、タンク５３から圧送されてきた塗布液はバッファ空間ＢＦを経由して各貫通孔５１３に送られ、各ノズルチップ５１４下方に開口する吐出口５１５から下向きに吐出される。

また、図２（ｂ）に示すように、吐出ヘッド５１内では、バッファ空間ＢＦから吐出口５１５に至る塗布液の流路上で、貫通孔５１３に連通する分岐孔５１６が設けられており、この分岐孔５１６にサックバックシリンジ５２が取り付けられている。サックバックシリンジ５２は、分岐孔５１６の内径とほぼ一致する外径を有し一方端が分岐孔５１６に進退自在に挿入されたピストン５２２と、ピストン５２２の他方端に連結されて制御部６からの駆動信号に応じて作動する例えば圧電素子からなるアクチュエータ５２３と、これらを収容し吐出ヘッド５１の側部に固定されたハウジング５２１とを備えている。

制御部６からの駆動信号によりアクチュエータ５２３が伸縮することにより、ピストン５２２が図の点線矢印方向に移動する。このため、分岐孔５１６の内壁とピストン５２２とによって囲まれたキャビティ５１７の容積が変化する。このキャビティ５１７は塗布液によって満たされており、結局、キャビティ５１７に収容される塗布液の体積を、制御部６がアクチュエータを駆動しピストン５２２を進退させることによって制御することができる。

図３はこの塗布装置による配線形成の様子を模式的に示す図である。この塗布装置１では、吐出ヘッド５１を基板Ｗの端部の上方にあたる塗布開始位置（図３に破線で示す位置）に位置決めする。そして、タンク５３から塗布液を圧送して各吐出口５１５から吐出させるとともに、ステージ移動機構２を作動させて、吐出ヘッド５１と基板ＷとをＸ方向に相対移動させる。これにより、基板Ｗ上には、各吐出口５１５から吐出される塗布液によるＸ方向に延びるストライプ状パターンＰ0が形成されるはずである。しかしながら、塗布液の性質に起因して、このような整ったストライプ状パターンを形成することが難しい場合がある。

図４はペーストの性質を模式的に示す図である。高粘度ペーストにおいては、図４（ａ）に示すように、液が静止した状態から吐出開始され流動し始めると、その粘度が急激に低下する。そして、流動を続ける間はこの低粘度の状態が維持されるが、吐出が停止されると粘度は再びゆっくりと上昇し始める。流動時の粘度は、図４（ｂ）に示すように、ペーストのせん断速度が大きいほど低下する。

このように、塗布液が導電性ペーストのように粘度が高い非ニュートン流体である場合、せん断応力が加わっているときには比較的粘度が低く流動性が高いが、静止した状態では粘度が高くなり流動性が低くなるという性質（チクソ性）を有している。タンク５３に圧縮空気が送られ塗布液の圧送が開始された直後には、塗布液は高粘度状態となっており流動性が低い。また、塗布液内に残留する微小な気泡が加圧されることによって収縮する。これらに起因して、塗布液の圧送が開始されてから吐出口５１５から塗布液が吐出されるまでには時間遅れが生じる。

塗布液の流動性の変化の度合いは、加えられる圧力や流れる経路によっても差があるので、各吐出口５１５から塗布液が吐出されるタイミングにばらつきが生じることになる。このことは、基板上に形成される配線パターンの乱れにつながる。

図５は乱れた配線パターンの例を示す図である。本来なら各パターンが一点鎖線で示す位置から一定の幅で形成されるはずであるが、塗布液の吐出の遅れのために、符号Ｐ1に示すように基板Ｗ上でのパターンの形成開始位置がずれたり、符号Ｐ2に示すように形成当初のパターン幅が細くなったりすることがある。この問題を解消するために、この実施形態では以下に示すように、吐出ヘッド５１のチューニング処理を行ってから基板Ｗへのパターン形成を行うようにしている。

なお、図５にはパターンの開始位置のずれや幅の変動がランダムに生じている例を示しているが、図２（ａ）に示した内部構造を有する吐出ヘッド５１では、一列に並んだ吐出口５１５のうち中央部に位置する吐出口に比べ、端部に近い吐出口からの吐出が遅れる傾向が見られる。これは、端部では塗布液に加えられた圧力が伝わりにくく、また塗布液の流路も長くなるためと考えられる。

図６はチューニング処理の原理を示す図である。図６（ａ）に示すように、チューニング処理は、ステージ３の端部に設けられたサブステージ３１を吐出口５１５の直下に位置させた状態で行われる。この塗布装置１では、吐出ヘッド５１の近傍に撮像部５５を設けている。撮像部５５は例えばＣＣＤカメラからなり、吐出ヘッド５１に設けられた各吐出口５１５の直下のサブステージ３１表面を撮像している。吐出口５１５から吐出された塗布液Ｐがサブステージ３１表面に到達すると、塗布液Ｐとサブステージ３１との光学特性の差異により、撮像部５５からの出力信号が変化する。したがって、撮像部５５からの信号を受け取る制御部６では、この信号に基づき塗布液Ｐがサブステージ３１に到達するタイミングを検知することができる。サブステージ３１の厚さは基板Ｗの厚さとほぼ同じとされているので、この結果から、塗布液の圧送開始から基板Ｗに到達するまでに要する時間を把握することができる。

撮像部５５は複数の吐出口５１５のそれぞれについて個別に塗布液の到達タイミングを検知する必要がある。この目的のために、撮像部５５としては、Ｘ方向に沿って延びるＣＣＤラインセンサ、Ｘ方向に広い視野角を有する広角カメラ、各吐出口のそれぞれに対応して個別に設けられたカメラ、Ｘ方向に走査移動可能なカメラなどを用いることができる。また、塗布液の有無を検出することができれば足りるので、カメラではなく、光源と反射光を検出する受光部とを一体にした反射型フォトセンサを各吐出口に対応して設けるようにしてもよい。

上記の構成により、塗布液の圧送が開始されて各吐出口から吐出されるまでの所要時間を検出することが可能である。こうして各吐出口ごとの所要時間が求まれば、各吐出口からの吐出開始タイミングを調整してばらつきを抑えることが可能となる。図６（ｂ）に示すように、塗布液の圧送が開始された時刻（Ｔ＝０）から８個の吐出口（ここでは符号＃１〜＃８を付す）が塗布液を吐出開始するまでの所要時間がそれぞれｔ1〜ｔ8であるとする。

このとき、吐出開始までの所要時間に応じて、より具体的には、吐出開始までの所要時間が長い吐出口ほど早く吐出が開始されるように、また所要時間が短い吐出口ほど吐出開始が遅くなるように、各吐出口からの吐出開始タイミングを調整してやればよい。例えば、次のようにすることができる。

まず、各吐出口のうち最も早く吐出が開始される吐出口を見つける。図６（ｂ）の例では吐出口＃５が最も早く、この吐出口＃５における所要時間ｔ5と、各吐出口における所要時間ｔn（ｎ＝１，２，…，８）との差を当該吐出口に対応する「調整値」として算出する。なお、この例では吐出口＃５に対応する調整値は０である。

塗布液の圧送を開始する前には、サックバックシリンジ５２のピストン５２２を分岐孔５１６から引き抜いた状態としておき、キャビティ５１７の容積を大きくしておく。したがって、キャビティ５１７には所定量の塗布液が貯留されている。この状態で配管５４からバッファ空間ＢＦへの塗布液の圧送が開始されると、時間ｔ5の経過後には吐出口＃５からの吐出が始まる一方、他の吐出口からの吐出はこれより遅れる。そこで、吐出口＃５からの吐出が開始される時刻Ｔ5に対し先に求めた「調整値」分だけ早い時刻に、それぞれの吐出口に連通する流路に接続されたサックバックシリンジ５２を作動させる。すなわち、ピストン５２２を分岐孔５１６に押し込んでキャビティ５１７を縮小させる。例えば、吐出口＃１については、時刻Ｔ5よりも調整値（ｔ1−ｔ5）だけ早い時刻にサックバックシリンジ５２を作動させる。他の吐出口＃２〜＃８についても同様である。なお、吐出口＃５については、調整値が０であるので時刻Ｔ5にサックバックシリンジ５２を作動させることになる。

このようにすることで、キャビティ５１７に貯留されていた塗布液が押し出され、バッファ空間ＢＦから送られてくる塗布液に先んじて吐出口５１５から吐出される。そして、吐出開始の遅れが大きい吐出口ほど早くキャビティ５１７からの塗布液供給が行われるので、以後の吐出動作においては吐出口ごとの吐出開始タイミングが調整されて、そのばらつきが抑えられる。

図７はこの実施形態におけるパターン形成処理を示すフローチャートである。また、図８はこの実施形態におけるチューニング処理を示すフローチャートである。この実施形態の塗布装置１によって基板Ｗの主面に配線パターンを形成する際には、まず上記した原理に基づくチューニング処理を実行する（ステップＳ１１；調整工程）。

チューニング処理では、まずステージ移動機構２を作動させて、ステージ３を待機位置に移動させる（ステップＳ１１１）。この待機位置とは、図１および図６（ａ）に示すように、ステージ３の端部に設けたサブステージ３１が吐出ヘッド５１の直下に来る位置である。この状態で塗布液の圧送を開始し（ステップＳ１１２）、各吐出口５１５から塗布液が吐出されるタイミングを撮像部５５により検知する（ステップＳ１１３）。そして、各吐出口５１５ごとに上記した調整値を算出し、以下の動作におけるサックバックシリンジ５２の作動タイミングを各吐出口ごとにそれぞれ設定する。

こうしてチューニング処理が完了すると、基板Ｗへの塗布を開始する。すなわち、基板Ｗを塗布装置１に搬入してステージ３に載置し（ステップＳ１２）、吐出ヘッド５１が基板Ｗの端縁部の直上位置となる塗布開始位置にステージ３を位置決めする（ステップＳ１３；位置決め工程）。そして、バッファ空間ＢＦへの塗布液の圧送を開始する（ステップＳ１４；塗布工程）。

続いて、チューニング処理で求めた調整値に基づき各サックバックシリンジ５２を作動させる（ステップＳ１５）。このとき、いずれか１つの吐出口について、当該吐出口から基板Ｗへ吐出される塗布液を撮像部５５により監視しておく。塗布液が基板Ｗに到達したことが検知されると（ステップＳ１６）、ステージ移動機構２を作動させ、Ｘ方向へのステージ３の移動を開始する（ステップＳ１７）。こうすることで、塗布液が基板Ｗに到達する前に基板Ｗが動いてしまうことに起因する配線パターンの位置ずれを防止することができる。このことは、製造ロットや温度の違いによって生じる塗布液の粘度のばらつきに対応する上で有効である。このようなばらつきは吐出速度の変化として各吐出口に共通に現れ、各吐出口間でのばらつきを調整しただけでは除くことはできないからである。

吐出ヘッド５１が基板Ｗの反対側端縁部の直上位置となる終了位置に到達すると（ステップＳ１８）、塗布液の圧送を停止するとともに、以下の液切り処理を行う（ステップＳ１９）。

チクソ性を有する流体では、流動を継続していれば低粘度の状態が維持されるので、吐出を停止するときには塗布液の粘度が低い状態となっており、直ちに塗布が停止されず過剰に塗布されたり液垂れを生じることがある。そこで、この実施形態では、吐出開始時に押し込んだサックバックシリンジ５２のピストン５２２を引き出し、吐出口５１５に残留する塗布液をキャビティ５１７に引き込む。また、ステージ昇降機構２４を作動させてステージ３を下降させることで、基板Ｗを吐出口５１５から離間させる。このような液切り処理を行うことにより、塗布液の吐出が素早く停止され、基板Ｗへの液垂れが防止される。

このようにして、１枚の基板Ｗの主面にストライプ状の配線パターンが形成される。そこで、パターン形成済みの基板Ｗを装置から搬出し（ステップＳ２０）、処理すべき次の基板がある場合にはステップＳ１２に戻って上記処理を繰り返し、次の基板がなければ処理を終了する（ステップＳ２１）。

以上のように、この実施形態では、複数の吐出口からの吐出開始タイミングが塗布液の粘度の変化に起因してばらつくことに鑑み、予め各吐出口５１５から塗布液を吐出させて吐出開始までの所要時間を検知し、その結果に基づいてサックバックシリンジ５２からの塗布液の押し出しタイミングを調整することで、各吐出口からの吐出開始タイミングを揃えている。そのため、この実施形態では、吐出口ごとの吐出開始タイミングのばらつきに起因する位置ずれやパターン幅の変動などのパターンの乱れを未然に防止することができる。つまり、吐出口ごとの吐出開始タイミングの相対的なずれに対応することができる。

また、基板に塗布液を塗布する場合においても、吐出口からの塗布液の吐出の状態を監視しておき、塗布液が基板Ｗに到達してから基板Ｗの移動を開始するようにしている。このため、塗布液が吐出される前に基板の移動を開始してしまいパターンの位置がずれるのを防止することができる。すなわち、各吐出口に共通する絶対的な吐出開始タイミングのずれにも対応することができる。

さらに、この実施形態では、塗布を終了するときに、吐出口５１５近傍の流路内に残留する塗布液をサックバックシリンジ５２によってサックバックするとともに、吐出ヘッド５１と基板Ｗとの距離を広げているので、過剰な吐出や液垂れを防止することができる。

以上説明したように、この実施形態では、バッファ空間ＢＦが本発明の「液溜め空間」に相当している。また、タンク５３が本発明の「塗布液供給手段」として機能する一方、サックバックシリンジ５２が本発明の「調整手段」として機能している。また、ステージ３が本発明の「基板保持手段」として機能しており、ステージ移動機構２が本発明の「移動手段」として機能している。

また、本発明の「調整手段」たるサックバックシリンジ５２においては、分岐孔５１６およびピストン５２２によって形成されるキャビティ５１７が本発明の「貯留部」として機能しており、アクチュエータ５２３およびピストン５２２が本発明の「制御部」として機能している。また、この実施形態では、撮像部５５が本発明の「検知手段」として機能している。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態は、タンク５３からの塗布液の圧送を圧縮空気によって、またサックバックシリンジ５２の駆動をアクチュエータ５２３としての圧電素子によって行っているが、これらに限定されるものではない。すなわち、塗布液を圧送するためおよび塗布液の吸引、押し出しを行うための動力源としては、上記したもの以外に真空ポンプ、ソレノイド、パルスモータおよびそれらを適宜組み合わせたものを用いることが可能である。

また、上記実施形態では、チューニング処理およびパターン形成時の両方に撮像部５５を用いるため、撮像部５５を吐出ヘッド５１に近接させて配置しているが、単にチューニング処理の目的のためだけであれば、サブステージ３１の近傍に配置してもよい。

また、上記実施形態では、複数枚の基板Ｗに対して連続的にパターン形成を行う場合に、最初の基板の処理に先立ってチューニング処理を行っているが、これに代えて、１枚の基板への処理ごとにチューニング処理を行うようにしてもよい。また、吐出ヘッド５１の部品交換が行われたときや、塗布液の成分等に変化があったときのみチューニング処理を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態のチューニング処理では、ステージ３の端部に設けたサブステージ３１に塗布液を試験的に吐出させて吐出タイミングを求めるようにしているが、例えばテスト用の捨て基板をステージ３に載置して、この捨て基板に塗布液を吐出させてチューニング処理を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では基板としての太陽電池基板に塗布液としての導電性ペーストを塗布して配線パターンを形成しているが、これ以外にも、例えばフラットパネルディスプレイ用のガラス基板に隔壁材料を塗布する際にも上記した塗布装置１を適用することが可能である。

この発明は、基板主面にペースト状の塗布液を塗布することでパターンを形成する装置および方法に適用可能であり、例えば太陽電池、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどの表示装置の技術分野に好適に適用することができる。

２ ステージ移動機構（移動手段）
３ ステージ（基板保持手段）
５１ 吐出ヘッド
５２ サックバックシリンジ（調整手段）
５３ タンク（塗布液供給手段）
５５ 撮像部（検知手段）
５１４ ノズルチップ
５１５ 吐出口
５１７ キャビティ（貯留部）
５２２ ピストン（制御部）
５２３ アクチュエータ（制御部）
ＢＦ バッファ空間（液溜め空間）
Ｗ 基板

Claims (8)

1. 内部に液溜め空間を有するとともに該液溜め空間に連通する複数の吐出口を有する吐出ヘッドにペースト状の塗布液を圧送し、前記吐出口から吐出させた前記塗布液を基板に塗布する塗布方法において、
   前記吐出口のそれぞれに対し、前記液溜め空間から当該吐出口に至る流路に連通して前記塗布液を貯留する貯留部を設けておき、
   前記貯留部に貯留された塗布液を前記吐出口に送出するタイミングを前記吐出口のそれぞれについて個別に設定することで、前記吐出ヘッドに圧送された前記塗布液が前記吐出口のそれぞれから吐出開始されるタイミングを調整する調整工程と、
   前記吐出ヘッドを基板に対し相対移動させて、前記基板の主面に対向する所定の塗布開始位置に位置決めする位置決め工程と、
   前記塗布開始位置に位置決めされた前記吐出ヘッドに前記塗布液の圧送を開始するとともに前記貯留部から前記塗布液を送出して前記吐出口から吐出させ、前記吐出ヘッドと前記基板とを前記基板の主面に沿った方向に相対移動させて、前記塗布液を前記基板主面に塗布する塗布工程と
   を備えることを特徴とする塗布方法。
2. 複数の吐出口を有する吐出ヘッドにペースト状の塗布液を圧送し、前記吐出口から吐出させた前記塗布液を基板に塗布する塗布方法において、
   前記吐出ヘッドに圧送された前記塗布液が前記吐出口のそれぞれから吐出開始されるタイミングを調整する調整工程と、
   前記吐出ヘッドを基板に対し相対移動させて、前記基板の主面に対向する所定の塗布開始位置に位置決めする位置決め工程と、
   前記塗布開始位置に位置決めされた前記吐出ヘッドに前記塗布液を圧送して前記吐出口から吐出させるとともに前記吐出ヘッドと前記基板とを前記基板の主面に沿った方向に相対移動させて、前記塗布液を前記基板主面に塗布する塗布工程と
   を備え、
   前記吐出口のそれぞれに対し、当該吐出口に連通して前記塗布液を貯留する貯留部を設けておき、前記調整工程では、前記貯留部に貯留された塗布液を前記吐出口に送出するタイミングを前記吐出口のそれぞれについて個別に設定し、
   前記塗布工程において前記吐出口からの前記塗布液の吐出を停止するときには、前記吐出ヘッドへの前記塗布液の圧送を停止するとともに前記吐出口近傍に残留する塗布液を前記貯留部に流入させる
   ことを特徴とする塗布方法。
3. 前記塗布工程では、前記吐出ヘッドへの前記塗布液の圧送開始タイミングと同期させて、前記吐出口に連通させた前記貯留部からの前記塗布液の送出を前記調整工程で設定されたタイミングで開始する請求項１または２に記載の塗布方法。
4. 前記塗布工程では、前記吐出口のうち少なくとも１つから吐出された前記塗布液が前記基板主面に到達したことを検知してから前記吐出ヘッドと前記基板との相対移動を開始する請求項１ないし３のいずれかに記載の塗布方法。
5. 基板を保持する基板保持手段と、
   内部に液溜め空間を有するとともに、該液溜め空間に連通する複数の吐出口を有する吐出ヘッドと、
   前記吐出ヘッドの前記液溜め空間に、ペースト状の塗布液を圧送する塗布液供給手段と、
   前記複数の吐出口のそれぞれに対応して前記液溜め空間から前記吐出口に至る流路上に設けられ、当該吐出口からの前記塗布液の吐出開始タイミングを調整する調整手段と、
   前記吐出ヘッドを基板に対向する所定の塗布開始位置に位置決めするとともに、前記吐出ヘッドと前記基板とを前記基板の主面に沿った方向に相対移動させる移動手段と
   を備え、
   前記調整手段は、前記液溜め空間から前記吐出口に至る流路に連通し前記塗布液を貯留する貯留部と、前記貯留部から前記流路への前記塗布液の送出を制御する制御部とを備える
   ことを特徴とする塗布装置。
6. 前記制御部は、前記塗布液供給手段から前記液溜め空間への前記塗布液の圧送が停止されると、前記流路内の前記塗布液を前記貯留部に流入させて前記吐出口からの前記塗布液の吐出を停止させる請求項５に記載の塗布装置。
7. 前記複数の吐出口それぞれから吐出される前記塗布液を検知する検知手段を備え、前記調整手段は、前記検知手段による検知結果に基づいて前記吐出口のそれぞれについて個別に設定された吐出開始タイミングで、それぞれの前記吐出口から前記塗布液を吐出させる請求項５または６に記載の塗布装置。
8. 前記移動手段は、前記吐出口のうち少なくとも１つから吐出された前記塗布液が前記基板主面に到達したことが前記検知手段により検知されると前記吐出ヘッドと前記基板との相対移動を開始する請求項７に記載の塗布装置。

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