JP5564861B2 - 伸縮測定方法と伸縮測定装置 - Google Patents
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Description
本発明の第1の態様に従えば、可撓性を有する長尺のシート基板を長尺方向に移送する経路中で、前記シート基板の伸縮を測定する方法であって、前記シート基板を移送経路中の支持部材に掛け渡して折り返すことにより、前記支持部材に対して往路側となる前記シート基板の未折返部分と、復路側となる前記シート基板の既折返部分とを設けて、前記シート基板を移送することと、前記シート基板上に前記長尺方向に沿って予め定められた一定間隔で形成された複数のマークのうち、前記未折返部分に設定される第1検出領域内を移動する第1マークからの光と、前記既折返部分に設定される第2検出領域内を移動する第2マークからの光とを、共通の光学系を介して光学検出装置で受光することと、前記光学検出装置によって検出される前記第1マークと前記第2マークの各位置に基づいて、前記シート基板の長尺方向に関する伸縮情報を導出することと、を含み、前記予め定められた一定間隔の整数倍の長さと、前記シート基板の移動経路に沿った前記第1検出領域から前記第2検出領域までの検出長とをほぼ等しく設定する、ことを含む伸縮測定方法が提供される。
図1は、可撓性を有する長尺のシート状基板FB(以下、長尺基板FBと呼ぶ。)を処理する基板処理装置として、長尺基板FBに薄膜トランジスタなどを形成して有機EL表示デバイスを製造する製造装置100の構成を示した概略図である。図1では、薄膜トランジスタの製造工程に関する部分のみ示し、有機EL表示デバイスの発光層の製造工程(及び発光層形成部)は割愛している。
供給ローラRLから送り出された長尺基板FBは、最初に長尺基板FBに隔壁BAを形成する隔壁形成部NIに入る。隔壁形成部NIでは、インプリントローラ11で長尺基板FBを押圧し、これによって形成された隔壁BAが形状を保つように熱転写ローラ15で長尺基板FBをその転移点(例えばガラス転移点)以上に熱する。このようにして隔壁形成部NIでは、インプリントローラ11のローラ表面に形成されたパターン形状が長尺基板FBに精度よく転写される。
薄膜トランジスタ(TFT)としては、無機半導体系のものでも有機半導体を用いたものでも良い。有機半導体を用いて薄膜トランジスタを構成すれば、印刷技術や液滴塗布技術を活用して薄膜トランジスタを形成できる。
製造装置100は、隔壁形成部NIの下流にゲート電極形成部GTが配置される。ゲート電極形成部GTには、位置検出装置60、液滴塗布装置21及び熱処理装置BKが移送路TからZ方向に離れて、すなわち、移送路Tからオフセットして配置される。位置検出装置60は第1光学検出器70、主ドラム61、往路側の往路副ドラム63及び復路側の復路副ドラム65を備える。主ドラム61もまた、移送路TからZ方向に離れた位置に設けられており、液滴塗布装置21は主ドラム61に対して移送路Tの反対側に設けられている。
次に、長尺基板FBは、ゲート電極形成部GTから絶縁層形成部ISに移送される。絶縁層形成部ISにも、位置検出装置60、液滴塗布装置21及び熱処理装置BKが移送路TからZ方向にそれぞれオフセットされて配置される。絶縁層形成部ISにも、主ドラム61、往路副ドラム63及び復路副ドラム65が設けられ、それらによって、長尺基板FBが、液滴塗布装置21に向かって進行して、液滴塗布装置21、熱処理装置BK及び位置検出装置60を通過した後に、再び移送路Tに戻るように進行方向が調整される。すなわち、主ドラム61、往路副ドラム63及び復路副ドラム65によって、絶縁層形成部IS内に副移送路TISが区画されている。長尺基板FBは、主ドラム61の周囲(の一部)に掛け渡されることによって、主ドラム61によりテンションがかけられて支持されつつ液滴塗布装置21から液滴が堆積される。位置検出装置60は、ゲート電極形成部GTの位置検出装置60と同様であり、後述する。絶縁層用の液滴塗布装置21は、メタルインクを塗布する代わりに、ポリイミド系樹脂又はウレタン系樹脂の電気絶縁性インクを長尺基板FBに塗布する。位置検出装置60から送られた検出結果に基づいて、主制御部MAが液滴塗布装置21に電気絶縁性インクを塗布するタイミングを指示する。そして、熱処理装置BKで電気絶縁性インクを乾燥し硬化させる。これらの処理で、ゲート電極の絶縁層が形成される。
次に、長尺基板FBは、絶縁層形成部ISからソースドレイン電極形成部SDに移送される。ソースドレイン電極形成部SDも、位置検出装置60、液滴塗布装置21及び熱処理装置BKが移送路TからZ方向にそれぞれオフセットされて配置される。ソースドレイン電極形成部SDにも、主ドラム61、往路副ドラム63及び復路副ドラム65が設けられ、それらによって、長尺基板FBが、液滴塗布装置21に向かって進行して、液滴塗布装置21、熱処理装置BK及び位置検出装置60を通過した後に、再び移送路Tに戻るように進行方向が調整される。すなわち、主ドラム61、往路副ドラム63及び復路副ドラム65によって、ソースドレイン電極形成部SD内に副移送路TSDが区画されている。長尺基板FBは、主ドラム61の周囲(の一部)に掛け渡されることによって、主ドラム61によりテンションがかけられて支持されつつ液滴塗布装置21から液滴が堆積される。ソースドレイン用の液滴塗布装置21は、ゲート電極を形成するときと同様に、メタルインクを塗布する。位置検出装置60から送られた検出結果に基づいて、主制御部MAが液滴塗布装置21にメタルインクを塗布するタイミングを指示する。そして、熱処理装置BKでメタルインクを乾燥し硬化させる。これらの処理で、ソースドレイン電極が形成される。
ソースドレイン電極形成部SDではソース電極とドレイン電極とがつながった電極が形成されたため、チャネル長形成部CLは、その電極を切断しチャネル長を形成する。長尺基板FBは、ソースドレイン電極形成部SDからチャネル長形成部CLに移送される。チャネル長形成部CLは、位置検出装置60及び切断装置31が移送路TからZ方向にそれぞれオフセットされて配置される。チャネル長形成部CLでも、主ドラム61、往路副ドラム63及び復路副ドラム65が設けられ、それらによって、長尺基板FBが、切断装置31に向かって進行して、切断装置31及び位置検出装置60を通過した後に、再び移送路Tに戻るように進行方向が調整される。すなわち、主ドラム61、往路副ドラム63及び復路副ドラム65によって、チャネル長形成部CL内に副移送路TCLが区画されている。位置検出装置60は、ゲート電極形成部GTの位置検出装置60と同様であり、後述する。切断装置31は例えばフェムト秒レーザーが使われ、互いにつながったソース電極とドレイン電極とを切断する。チタンサファイアレーザーを使ったフェムト秒レーザーは、760nm波長のレーザー光LLを10KHzから40KHzのパルスで照射する。レーザー光LLの光路に配置されるガルバノミラー(不図示)が回転することにより、レーザー光LLの照射位置が変化する。すなわち、長尺基板FBは、主ドラム61の周囲(の一部)に掛け渡されることによって、主ドラム61によりテンションがかけられて支持されつつ切断装置31によりソース電極とドレイン電極が分離される。
次に、長尺基板FBは、チャネル長形成部CLから有機半導体形成部OSに移送される。有機半導体形成部OSも、位置検出装置60、液滴塗布装置21及び熱処理装置BKが移送路TからZ方向にそれぞれオフセットされて配置される。有機半導体形成部OSでも、主ドラム61、往路副ドラム63及び復路副ドラム65が設けられ、それらによって、長尺基板FBが液滴塗布装置21に向かって進行して、液滴塗布装置21、熱処理装置BK及び位置検出装置60を通過した後に、再び移送路Tに戻るように進行方向が調整される。すなわち、主ドラム61、往路副ドラム63及び復路副ドラム65によって、有機半導体形成部OS内に副移送路TOSが区画されている。有機半導体用の液滴塗布装置21は、ソース電極とドレイン電極との間のチェネル長に有機半導体インクを塗布する。位置検出装置60から送られた検出結果に基づいて、主制御部MAが液滴塗布装置21に有機半導体インクを塗布するタイミングを指示する。そして、熱処理装置BKで有機半導体インクを乾燥し硬化させる。これらの処理で、有機半導体が形成される。
図2は、本発明の伸縮測定装置としての位置検出装置60の構成を示す概略側面図である。
位置検出装置60の主ドラム61は、不図示のステッピングモータ又はサーボモータによって回転するように構成されている。また主ドラム61は往路副ドラム63又は復路副ドラム65と比べて大きな直径のドラムである。主ドラム61上の長尺基板FBに対して液滴の塗布などの処理を行うため、その処理領域における長尺基板FBの曲率をある程度緩和する必要があり、これに応じて主ドラム61の直径は大きい方が好ましい。また主ドラム61の円周は、例えば、複数のアライメントマークAMの間隔(ピッチ)の整数倍の長さに設定される。
第1光学検出器70は照明部71と対物レンズ部73と受光部(撮像部)75とを含んで構成される。照明部71はLED等の半導体光源又はストロボ装置などの短時間照明が可能な光源装置を有している。照明部71は10μ秒から1m秒程度のパルス発光が可能である。対物レンズ部73は、主ドラム61に対して上流側(すなわち、往路側)の長尺基板FBと下流側(すなわち、復路側)の長尺基板FBとに焦点を合わせることが可能な二重焦点光学系又は焦点深度が深い光学系である。対物レンズ部73は、主ドラム61で折り返されていない未折返部分の長尺基板FBに対する第1検出領域DA1と、主ドラム61で折り返された既折返部分の長尺基板FBに対する第2検出領域DA2とを画定する。第1検出領域DA1と第2検出領域DA2とは、主ドラム61からほぼ等距離に、すなわち主ドラム61の中軸(回転軸に相当)からほぼ等距離に設定される。このように、主ドラム61と対物レンズ部73とによって、第1検出領域DA1及び第2検出領域DA2間における長尺基板FBの移送方向に沿った長さが所定の基準長さに設定されている。この基準長さは、例えば、主ドラム61の回転軸回りの外周面の長さの整数倍、すなわち主ドラム61の円周の整数倍に等しく設定される。このように設定すると、第1光学検出器70による検出タイミングを主ドラム61の回転数と同期させることができる。また、この基準長さは、例えば、長尺基板FBの表面に沿ったアライメントマークAMの間隔の整数倍の長さに設定される。長尺基板FBが通過する方向(Z方向)における第1検出領域DA1及び第2検出領域DA2の長さ(検出長)は、アライメントマークAMの間隔(ピッチ)よりも長い長さを有しており、これにより、いずれの検出タイミングでも第1検出領域DA1及び第2検出領域DA2内には必ず少なくとも一つアライメントマークAMが存在することになる。この実施形態では、第1検出領域DA1及び第2検出領域DA2の検出長は、アライメントマークAMの間隔の2倍以上の長さを有する(図3(b)参照)。
アライメントマークAMはいろいろな形状が適用できる。以下に複数種類のアライメントマークが例示される。
図3(a)は、図1で示されたインプリントローラ11によって長尺基板FBに形成された有機EL表示デバイス用の隔壁BAと、アライメントマークAMとしての第1アライメントマークAM1を示した平面図である。図3(b)は第1光学検出器70の受光部75で撮像された画像の例である。なお、図3(b)の上方向がZ軸の正方向に対応している。これは図2に示されるように、第1検出領域DA1及び第2検出領域DA2がYZ平面に配置されているためである。
図4(a)は、図3とは別のアライメントマークAMとしての第2アライメントマークAM2を示した長尺基板FBの平面図である。図4(b)は第1光学検出器70の受光部75で撮像された画像の例である。なお、図4(b)の上方向がZ軸の正方向に対応している。これは図3(b)について説明したことと同様の理由による。
図5A(a)は、第1光学検出器70に代えて、第2光学検出器80を使った位置検出装置60Aの構成を示す概略側面図である。
第2照明部81は半導体レーザーなどコヒーレント光CHを照射する光源を有している。この第2照明部81からのコヒーレント光CHは、例えば図5B(b)に示される第3アライメントマークAM3に照射される。第3アライメントマークAM3は、直線状マークAM3a,AM3bがそれぞれX軸方向に所定ピッチで配列された2列の格子状マークを含くむマークである。第3アライメントマークAM3は前述のようにインプリントローラ11に設けられたスタンパで長尺基板FBをプレスすることにより凹凸パターンとして形成されているため、第3アライメントマークAM3にコヒーレント光CHを照射することで、第3アライメントマークAM3から、0次光(0次回折光、すなわち、透過光)、+1次回折光及び−1次回折光(これらを適宜±1次光と呼ぶ。)、さらに2次以上の高次回折光が発生する。なお、第2照明部81は、コヒーレント光CHを照射する光源に限定されず、ほぼ点光源とみなせる光源を有し、この光源から発する照明光を第3アライメントマークAM3に照射するようにしてもよい。
図7は、第3光学検出器90を使った位置検出装置60Bの構成を示す概略斜視図である。図8(a)は第3光学検出器90の拡大斜視図である。図8(b)は第3光学検出器90の第3受光部98で撮像された画像の例である。
第3受光部98は、撮像した第2アライメントマークAM2の画像情報を第3画像処理部99に出力する。第3画像処理部99は、第3受光部98から取得した画像情報に基づいて、画像処理部79と同様に、長尺基板FBの移送方向の基準長さに対する伸縮情報や長尺基板FBのY軸方向のずれ情報を導出する。
なお、上述した第3光学検出器90では、往路対物レンズ91Aと復路対物レンズ91Bとによる観察光軸を同軸に合成するように構成したが、各観察光軸を所定量だけX軸方向に離してもよい。また、上述した第3光学検出器90では、第2アライメントマークAM2を検出するものとして説明したが、第2アライメントマークAM2に限定されず、例えば第1アライメントマークAM1等を検出するようにしてもよい。
この変形例では、第1検出領域DA1と第2検出領域DA2では、それぞれ別の照明系からの光によりアライメントマークを検出しているので、長尺基板FBを光を通過させる必要はない。それゆえ、光を透過しない材料から形成された長尺基板FBにもこの変形例の第3光学検出器90を適用することができる。
図9は、図2で示された液滴塗布装置21と主ドラム61に掛け渡された長尺基板FBとをZ軸方向から見た平面図である。なお、図9に示された長尺基板FBには、図3(a)で示された第1アライメントマークAM1が形成されている。図9では、第1光学検出器70で第1アライメントマークAM1を検出する例を示すが、図5Aで示された第2光学検出器80、図7で示された第3光学検出器90を用いても良い。
図10は、本実施形態の製造装置100を用いて長尺基板FBに形成される有機EL表示デバイス50の平面的な概略回路配置の構成を示す平面図である。有機EL表示デバイス50は、図12のフローチャートに示すように、製造装置100における薄膜トランジスタの製造工程(S201)を経て、さらに図示しない有機EL表示デバイスの発光層の製造工程(S202)などを経て加工された後、長尺基板FBが切断されて製造される(S203)。
61 … 主ドラム
63(63A,63B,63C) … 往路副ドラム
65(65A,65B,63C) … 復路副ドラム
67 … テンションローラ
70 … 第1光学検出器
71 … 照明部
73 … 対物レンズ部
75 … 受光部
77 … 反射板
79 … 画像処理部
80 … 第2光学検出器
81 … 第2照明部
83 … 遮光板
85 … 集光レンズ部
87 … 基準格子板
88 … 第2受光部
89 … 信号処理部
90 … 第3光学検出器
91A … 往路対物レンズ
91B … 復路対物レンズ
92A、92B,93A,93B … 復路反射ミラー
94 … 反射プリズム
95 … 反射ミラー
96 … 反射プリズム
97 … 結像レンズ部
98 … 第3受光部
100 … 製造装置
AM(AM1,AM2,AM3) … アライメントマーク
BK … 熱処理装置
CL … チャネル長形成部
DA1 … 第1検出領域
DA2 … 第2検出領域
FB … 長尺基板
GT … ゲート電極形成部
IS … 絶縁層形成部
MA … 主制御部
NI … 隔壁形成部
OS … 有機半導体形成部
RL … 供給ローラ
RMB(RMB1,RMB2) … 基準格子
RR … 移送ローラ
Claims (17)
- 可撓性を有する長尺のシート基板を長尺方向に移送する経路中で、前記シート基板の伸縮を測定する方法であって、
前記シート基板を移送経路中の支持部材に掛け渡して折り返すことにより、前記支持部材に対して往路側となる前記シート基板の未折返部分と、復路側となる前記シート基板の既折返部分とを設けて、前記シート基板を移送することと、
前記シート基板上に前記長尺方向に沿って予め定められた一定間隔で形成された複数のマークのうち、前記未折返部分に設定される第1検出領域内を移動する第1マークからの光と、前記既折返部分に設定される第2検出領域内を移動する第2マークからの光とを、共通の光学系を介して光学検出装置で受光することと、
前記光学検出装置によって検出される前記第1マークと前記第2マークの各位置に基づいて、前記シート基板の長尺方向に関する伸縮情報を導出することと、を含み、
前記予め定められた一定間隔の整数倍の長さと、前記シート基板の移動経路に沿った前記第1検出領域から前記第2検出領域までの検出長とをほぼ等しく設定する、
伸縮測定方法。 - 前記支持部材は、前記シート基板の移送方向に対して垂直で、かつ前記シート基板の面と平行な軸回りに回転可能な回転部材を含む請求項1に記載の伸縮測定方法。
- 前記支持部材に対する前記往路側と前記復路側の各々に配置される補助支持部材によって前記シート基板の移送経路を設定することにより、前記シート基板の前記未折返部分と前記既折返部分とを互いに平行に対向させる、
請求項1または請求項2のいずれか一項に記載の伸縮測定方法。 - 前記光学検出装置は、前記第1検出領域内に移動してくる前記第1マークの像と、前記第2検出領域内に移動してくる前記第2マークの像とを、前記共通の光学系を介して共に撮像する共通の撮像装置を含む、請求項3に記載の伸縮測定方法。
- 前記共通の撮像装置によって前記第1マークの像と前記第2マークの像の両方を同時に撮像可能なように、前記補助支持部材によって互いに平行に設定される前記シート基板の前記未折返部分と前記記既折返部分とは所定の間隔で近接して配置される、
請求項4に記載の伸縮測定方法。 - 前記光学検出装置は、前記第1検出領域と前記第2検出領域の各々をパルス光で照明する半導体光源またはストロボ装置を含み、前記撮像装置は前記パルス光の下で前記第1マークの像と前記第2マークの像とを撮像する、
請求項4または請求項5のいずれか一項に記載の伸縮測定方法。 - 前記光学検出装置の共通の光学系は、前記往路側または復路側の一方に配置され、前記第1検出領域と前記第2検出領域とを重ねて観察する対物レンズを含み、
前記撮像装置は、前記対物レンズを介して観察される前記第1マークの像と前記第2マークの像との前記シート基板の移送方向における位置変化に対応した画像情報を出力する、請求項5に記載の伸縮測定方法。 - 前記光学検出装置は、前記往路側に配置されて前記第1検出領域を観察する第1の対物レンズと、前記復路側に配置されて前記第2検出領域を観察する第2の対物レンズと、を含み、
前記共通の光学系は、前記第1の対物レンズを介して受光される前記第1マークからの光と前記第2の対物レンズを介して受光される前記第2マークからの光を共に入射する、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の伸縮測定方法。 - 前記複数のマークは、前記シート基板の移送方向を識別可能な形状で前記シート基板上に形成される、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の伸縮測定方法。
- 可撓性を有する長尺のシート基板を長尺方向に移送する経路中で、前記シート基板の伸縮を測定する装置であって、
前記シート基板を移送経路中で折り返す支持部材を有し、該支持部材に対して往路側に前記シート基板の未折返部分が形成され、復路側に前記シート基板の既折返部分が形成されるように、前記シート基板を表面に沿って移送する移送装置と、
前記シート基板上に前記長尺方向に沿って予め定められた一定間隔で形成された複数のマークのうち、前記未折返部分に設定される第1検出領域内を移動する第1マークからの光と、前記既折返部分に設定される第2検出領域内を移動する第2マークからの光とを、共通の光学系を介して受光する光学検出装置と、
前記光学検出装置によって検出される前記第1マークと前記第2マークの各位置に基づいて、前記シート基板の長尺方向に関する伸縮情報を導出する導出部と、を備え、
前記予め定められた一定間隔の整数倍の長さと、前記シート基板の移動経路に沿った前記第1検出領域から前記第2検出領域までの検出長とをほぼ等しく設定する、伸縮測定装置。 - 前記支持部材は、前記シート基板の移送方向に対して垂直で、かつ前記シート基板の表面と平行な軸回りに回転可能な回転部材を含む請求項10に記載の伸縮測定装置。
- 前記移送装置は、前記支持部材に対する前記往路側と前記復路側の各々に設けられて、前記シート基板の前記未折返部分と前記既折返部分とを互いに平行に対向させるように前記シート基板の移送経路を設定する補助支持部材を備える、請求項10または請求項11のいずれか一項に記載の伸縮測定装置。
- 前記光学検出装置は、前記第1検出領域内に移動してくる前記第1マークの像と、前記第2検出領域内に移動してくる前記第2マークの像とを、前記共通の光学系を介して共に撮像する共通の撮像装置を含む、請求項12に記載の伸縮測定装置。
- 前記共通の撮像装置によって前記第1マークの像と前記第2マークの像の両方を同時に撮像可能なように、前記補助支持部材は、互いに平行に設定される前記シート基板の前記未折返部分と前記記既折返部分とが所定の間隔で近接するように配置される、請求項13に記載の伸縮測定装置。
- 前記光学検出装置の共通の光学系は、前記第1検出領域と前記第2検出領域とを重ねて観察する対物レンズを含み、
前記撮像装置は、前記対物レンズを介して観察される前記第1マークの像と前記第2マークの像との前記シート基板の移送方向における位置変化に対応した画像情報を出力する、請求項14に記載の伸縮測定装置。 - 前記光学検出装置は、前記往路側に配置されて前記第1検出領域を観察する第1の対物レンズと、前記復路側に配置されて前記第2検出領域を観察する第2の対物レンズと、を備え、
前記共通の光学系は、前記第1の対物レンズを介して受光される前記第1マークからの光と前記第2の対物レンズを介して受光される前記第2マークからの光を共に入射する、請求項10から請求項14のいずれか一項に記載の伸縮測定装置。 - 前記光学検出装置は、前記第1検出領域と前記第2検出領域の各々をパルス光で照明する半導体光源またはストロボ装置を備え、前記撮像装置は前記パルス光の下で前記第1マークの像と前記第2マークの像を撮像する、請求項10から請求項16のいずれか一項に記載の伸縮測定装置。
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