JP5748291B2 - 液体吐出装置、ナノインプリントシステム及び液体吐出方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態に係る液体吐出装置の全体構成図である。同図に示す液体吐出装置10は、インクジェットヘッド(液体吐出ヘッド、図1中不図示、図2に符号40を付して図示)から機能性インク(機能性液体)を吐出させて基板(図1中不図示、図5に符号100を付して図示)上の機能性インクのパターンを形成するものである。
図2は、図1に示すキャリッジ12の構成を示す平面図であり、インクジェットヘッド40の液体吐出面40A側(図1の紙面裏側)から見た図である。
図3は、図2に示すインクジェットヘッドのノズル配列を示す液体吐出面の平面図である。図3(a)は、x方向と平行配置された状態を表し、図3(b)はx方向と角度θhをなす状態を表している。
ここで、ノズルアライメントについて説明する。図1に示す液体吐出装置10は、ノズルアライメントカメラユニット30を具備し、ノズルアライメントカメラユニット30の撮像結果により、インクジェットヘッド40(ノズル列)のx方向との平行出しと、xyの位置出しのためのノズルアライメントがされる。
図4は、図1に示す液体吐出装置10の制御系の構成を示すブロック図である。図4に示すように、液体吐出装置10は、通信インターフェース70、システム制御部72、走査制御部74、ヘッド回転制御部76(回転制御手段)、基板搬送制御部78(移動制御手段)、ロボット制御部80、データ処理部82、ヘッド駆動部84などを有している。
次に、基板搬送制御について詳説する。図5から図8は基板搬送制御の説明図である。図5は、インクジェットヘッド40の直下の吐出領域の説明図であり、インクジェットヘッド40(破線により図示)から機能性インクを吐出させるときの基板100の位置が示されている。図5(a)は、基板100がインクジェットヘッド40の直下の吐出領域(インクジェットヘッド40から打滴された機能性インクを基板100へ付着させることができる領域)に入る直前の状態が図示され、図5(b)は、基板100がインクジェットヘッド40の吐出領域から抜け出した直後の状態が図示されている。
次に、本発明の第1実施形態に係る液体吐出方法について説明する。図9は、本発明の第1実施形態に係る液体吐出方法の流れを示すフローチャートである。同図にフローを示す液体吐出方法は、イニシャライズ工程(ステップS12)、基板搬入工程(ステップS14)、打滴(液体吐出)工程(ステップS16、機能性液体吐出工程)、基板搬出工程(ステップS18)を含んで構成されている。
図10は、図9に示すイニシャライズ工程(ステップS12)の流れを示すフローチャートである。図10に示すように、イニシャライズ工程が開始されると(ステップS30)、入力画像データが設定されるとともに(ステップS32)、ノズルメンテナンスが必要な場合には、ノズルメンテナンスが実行される(ステップS34)。
図11は、図9のステップS14に示す基板搬入工程の流れを示すフローチャートである。図11に示すように、基板搬入工程が開始されると(ステップS50)、ハンドリングロボット22により基板ストッカー20から基板ステージ16へ基板100がロードされ、基板100(基板ステージ16)の高さ調整がされる(ステップS52)。
図11に示す基板搬入工程が終了されると、打滴工程(図9のステップS16)が実行される。
図12に示す打滴工程が終了されると、基板搬出工程(図1のステップS18が実行される)。
上記の如く構成された液体吐出装置及び方法によれば、キャリッジ12をx方向へ走査させる際に、基板100をキャリッジの走査範囲をキャリッジ12の走査範囲を垂直下方向(基板100の液体吐出面が移動する面)に投影させた領域から基板100の少なくとも機能性インクを付着させる領域(図7(b)参照)を退避させることで、キャリッジ12の移動により発生した塵が基板100の液体吐出領域へ付着することがない。
次に、本発明の第2実施形態に係る液体吐出装置及び方法について説明する。なお、以下に説明する第2実施形態において、先に説明した第1実施形態と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
図16は、第2実施形態に係る液体吐出方法の流れを示すフローチャートである。以下に説明する液体吐出方法は、先に説明した打滴工程以外の工程を適用することができるので、図16には、打滴工程のみが図示され打滴工程以外の各工程の図示は省略されている。
以上説明した第2実施形態によれば、インクジェットヘッド40を液体吐出面と平行な面内で回転させる際に、インクジェットヘッド40の回転範囲を垂直下方向へ投影させた投影させた投影回転領域40B’の外へ、基板100の少なくともパターン形成領域100Aを退避させるので、インクジェットヘッド40の回転に起因する塵等の基板100の少なくともパターン形成領域100Aへの付着が防止される。
図19は、基板100を搬送する手段として、xyステージを備えた液体吐出装置の概略構成図である。
図20は、ライン型インクジェットヘッドの説明図である。同図に示すインクジェットヘッド40’は、基板100の搬送方向(y方向)と直交する方向(インクジェットヘッド40’の長手方向、x方向)におけるノズル列の長さLn1が、基板100の搬送方向と直交する方向における最大長さ(図20に示す円形形状の基板100の直径)Lbに対応している。すなわち、Ln1>Lb又は、Ln1=Lbの関係となっている。
次に、上述した液体吐出装置をナノインプリント(NIL)システムへ適用した例について説明する。
NILでは、インクジェット方式でレジスト(機能性インク)の液滴を比較的広い間隔(50マイクロメートルから500マイクロメートル)で打滴することになるとともに、膜厚の均一化のために基板上の領域によって密度を変えることが求められる。
図26は、本発明の実施形態に係るナノインプリントシステムの概略構成図である。同図に示すナノインプリントシステム200は、シリコンや石英ガラスの基板202上にレジスト液(光硬化性樹脂を有する液)を塗布するレジスト塗布部204と、基板202上に塗布されたレジストに所望のパターンを転写するパターン転写部206と、基板202を搬送する基板搬送部208と、を備えて構成される。基板搬送部208は、例えば、搬送ステージなどの基板202を固定して搬送する搬送手段を含んで構成され、基板202を搬送手段の表面に保持しつつ、該基板202をレジスト塗布部204からパターン転写部206に向かう方向(y方向)へ搬送させる。
次に、図27(a)〜(f)を用いて、ナノインプリント方法について、工程順を追って説明する。
上記に詳述した発明の実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書は少なくとも以下に示す態様を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
Claims (23)
- 基板上に機能性液体を吐出させる液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドを支持する支持部材を具備し、前記液体吐出ヘッド及び前記支持部材を第1方向へ走査させる走査手段であり、前記第1方向と交差する第2方向の位置が固定された走査手段と、
前記基板を前記第2方向に沿って移動させる基板移動手段であり、前記第1方向の位置が固定された基板移動手段と、
前記液体吐出ヘッドから前記機能性液体を吐出させ、打滴データに基づくパターンに従って前記機能性液体を配置させる際に、前記基板を前記液体吐出ヘッドの直下において前記第2方向へ移動させ、前記液体吐出ヘッド及び前記支持部材を前記第1方向へ走査させるヘッド走査時は、前記液体吐出ヘッド及び前記支持部材の走査開始前に、前記液体吐出ヘッド及び前記支持部材の走査範囲を垂直下方向へ投影させた走査投影領域の外に前記基板を退避させるように前記基板移動手段を制御する移動制御手段と、
を備えた液体吐出装置。 - 前記移動制御手段は、前記基板の前記機能性液体を付着させる液体付着領域を前記走査投影領域の外に位置するように、前記基板を退避させる請求項1に記載の液体吐出装置。
- 前記移動制御手段は、前記基板の全体が前記走査投影領域の外に位置するように、前記基板を退避させる請求項1に記載の液体吐出装置。
- 前記移動制御手段は、前記基板移動手段のホームポジションへ前記基板を退避させる請求項1に記載の液体吐出装置。
- 前記液体吐出ヘッドの液体吐出面と平行な面内で前記液体吐出ヘッドを回転させるヘッド回転手段と、
前記基板に付着させる前記機能性液体の液滴の吐出ピッチに応じて、前記液体吐出ヘッドを回転させるように前記ヘッド回転手段を制御する回転制御手段と、
を備え、
前記移動制御手段は、前記液体吐出ヘッドを回転させる回転時は、前記液体吐出ヘッドの回転開始前に、前記液体吐出ヘッドを回転させたときに液体吐出面が通過する範囲を垂直下向きに投影させた回転投影領域の外に前記基板を退避させるように前記基板移動手段を制御する請求項1に記載の液体吐出装置。 - 複数の前記液体吐出ヘッドを備え、
前記回転制御手段は、2種類以上の機能性液体の液滴の吐出ピッチに対応して、前記複数の液体吐出ヘッドを異なる回転角度に調整する請求項5に記載の液体吐出装置。 - 複数の前記液体吐出ヘッドを備え、
前記基板は機能性液滴の吐出ピッチが異なる複数の領域が設けられ、
前記回転制御手段は、前記基板における機能性液体の液滴の吐出ピッチが異なる複数の領域のそれぞれに対応する前記液体吐出ヘッドを、各領域における機能性液体の液滴の吐出ピッチに対応した回転角度に調整する請求項5に記載の液体吐出装置。 - 基板上に機能性液体を吐出させる液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドの液体吐出面と平行な面内で前記液体吐出ヘッドを回転させるヘッド回転手段と、
前記基板に付着させる前記機能性液体の液滴の吐出ピッチに応じて、前記液体吐出ヘッドを回転させるように前記ヘッド回転手段を制御する回転制御手段と、
前記液体吐出ヘッドから前記機能性液体を吐出させ、打滴データに基づくパターンに従って前記機能性液体を配置させる際に、前記基板を第1方向及び前記第1方向と交差する第2方向に沿って移動させる基板移動手段と、
前記液体吐出ヘッドを回転させる回転時は、前記液体吐出ヘッドの回転開始前に、前記液体吐出ヘッドを回転させたときに液体吐出面が通過する範囲を垂直下向きに投影させた回転投影領域の外に前記基板を退避させるように前記基板移動手段を制御する移動制御手段と、
を備えた液体吐出装置。 - 複数の前記液体吐出ヘッドを備え、
前記回転制御手段は、2種類以上の機能性液体の液滴の吐出ピッチに対応して、前記複数の液体吐出ヘッドを異なる回転角度に調整する請求項8に記載の液体吐出装置。 - 複数の前記液体吐出ヘッドを備え、
前記基板は機能性液滴の吐出ピッチが異なる複数の領域が設けられ、
前記回転制御手段は、前記基板における機能性液体の液滴の吐出ピッチが異なる複数の領域のそれぞれに対応する前記液体吐出ヘッドを、各領域における機能性液体の液滴の吐出ピッチに対応した回転角度に調整する請求項8に記載の液体吐出装置。 - 前記移動制御手段は、前記基板の前記機能性液体を付着させる液体付着領域を前記回転投影領域の外に位置するように、前記基板を退避させる請求項8から10のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 前記移動制御手段は、前記基板の全体が前記回転投影領域の外に位置するように、前記基板を退避させる請求項8から10のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 前記移動制御手段は、前記基板移動手段のホームポジションへ前記基板を退避させる請求項8から10のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 前記液体吐出ヘッドは、前記第1方向に沿って複数のノズルが並べられたノズル列を具備し、
前記第1方向を基準とする前記ノズル列のノズル配列方向のずれを測定するノズル位置測定手段と、
前記測定された前記ノズル列のずれを記憶するノズル位置記憶手段と、
を備え、
前記回転制御手段は、前記記憶された前記ノズル列のずれを補正するように前記ヘッド回転手段を動作させる請求項8から13のいずれか1項に記載の液体吐出装置。 - 前記液体吐出ヘッドは、基板の第1方向の全長にわたって複数のノズルが配置されたライン型の液体吐出ヘッドである請求項8から13のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
- 請求項1から15のいずれか1項に記載された液体吐出装置と、
前記基板に前記機能性液体を離散的に配置するように前記液体吐出ヘッドの動作を制御する吐出制御手段と、
所定の凹凸パターンが形成された面を有する転写部材の前記凹凸パターンが形成された面を、前記基板の機能性液体を付着させた面に押し当てて、前記基板に前記凹凸パターンを転写させるパターン転写手段と、
前記凹凸パターンが転写された機能性液体に硬化エネルギーを付与して、機能性液体のパターンを硬化させるパターン硬化手段と、
を備えたナノインプリントシステム。 - 液体吐出ヘッドから基板上に機能性液体を吐出させる液体吐出方法であって、
機能性液体を吐出させる液体吐出ヘッドの直下において、前記基板を第1方向の位置を固定して、前記第1方向と交差する第2方向へ移動させて、前記液体吐出ヘッドから前記基板へ機能性液体を吐出させ、打滴データに基づくパターンに従って前記機能性液体を配置させる機能性液体吐出工程と、
前記液体吐出ヘッド及び前記液体吐出ヘッドの支持部材の走査範囲を垂直下方向へ投影させた走査投影領域の外に前記基板を退避させる基板退避工程と、
前記基板を退避させた後に、前記液体吐出ヘッド及び前記支持部材を前記第2方向の位置を固定して、前記第1方向へ走査させる走査工程と、
を含む液体吐出方法。 - 前記基板に付着させる前記機能性液体の液滴の吐出ピッチに応じて、前記液体吐出ヘッドの液体吐出面と平行な面内で前記液体吐出ヘッドを回転させるヘッド回転工程を含み、 前記基板退避工程は、前記液体吐出ヘッドを回転させる回転時は、前記液体吐出ヘッドの回転開始前に、前記液体吐出ヘッドを回転させたときに液体吐出面が通過する範囲を垂直下向きに投影させた回転投影領域の外に前記基板を退避させる請求項17に記載の液体吐出方法。
- 複数の前記液体吐出ヘッドを備え、
前記ヘッド回転工程は、2種類以上の機能性液体の液滴の吐出ピッチに対応して、前記複数の液体吐出ヘッドを異なる回転角度に調整する請求項18に記載の液体吐出方法。 - 複数の前記液体吐出ヘッドを備え、
前記基板は機能性液滴の吐出ピッチが異なる複数の領域が設けられ、
前記ヘッド回転工程は、前記基板における機能性液体の液滴の吐出ピッチが異なる複数の領域のそれぞれに対応する前記液体吐出ヘッドを、各領域における機能性液体の液滴の吐出ピッチに対応した回転角度に調整する請求項18に記載の液体吐出方法。 - 液体吐出ヘッドから基板上に機能性液体を吐出させる液体吐出方法であって、
機能性液体を吐出させる液体吐出ヘッドの直下において、前記基板を第1方向、及び前記第1方向と直交する第2方向へ移動させて、前記液体吐出ヘッドから前記基板へ機能性液体を吐出させ、打滴データに基づくパターンに従って前記機能性液体を配置させる機能性液体吐出工程と、
前記基板に付着させる前記機能性液体の液滴の吐出ピッチに応じて、前記液体吐出ヘッドの液体吐出面と平行な面内で前記液体吐出ヘッドを回転させるヘッド回転工程と、
前記液体吐出ヘッドを回転させる回転時は、前記液体吐出ヘッドの回転開始前に、前記液体吐出ヘッドを回転させたときに液体吐出面が通過する範囲を垂直下向きに投影させた回転投影領域の外に前記基板を退避させる基板退避工程と、
を含む液体吐出方法。 - 複数の前記液体吐出ヘッドを備え、
前記ヘッド回転工程は、2種類以上の機能性液体の液滴の吐出ピッチに対応して、前記複数の液体吐出ヘッドを異なる回転角度に調整する請求項21に記載の液体吐出方法。 - 複数の前記液体吐出ヘッドを備え、
前記基板は機能性液滴の吐出ピッチが異なる複数の領域が設けられ、
前記ヘッド回転工程は、前記基板における機能性液体の液滴の吐出ピッチが異なる複数の領域のそれぞれに対応する前記液体吐出ヘッドを、各領域における機能性液体の液滴の吐出ピッチに対応した回転角度に調整する請求項21に記載の液体吐出方法。
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