JP5877703B2

JP5877703B2 - 描画装置およびパターン修正装置

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Publication number: JP5877703B2
Application number: JP2011281796A
Authority: JP
Inventors: 小池　孝誌; 孝誌小池
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2031-12-22
Also published as: JP2013128907A

Description

この発明は描画装置およびパターン修正装置に関し、特に、基板の表面に液状物質を吐出してパターンを描画する描画装置と、基板の表面に形成されたパターンの欠陥を修正するパターン修正装置に関する。

インクジェットを用いて基板の表面にパターンを描画する方法は、他の描画方法に比べてインクの利用効率が高く、作業工程を簡素化できる効果もあって、最近では様々な分野で利用されている。インクの吐出方法としては、圧電式や加熱式、静電吸引式などが知られている。より微細なパターンを描画するためには静電吸引式のインクジェット装置が用いられる（たとえば、特許文献１参照）。

静電吸引式のインクジェット装置では、ノズルに注入した液状物質にパルス電圧を印加する。これにより、ノズル先端から基板に向かって円錐状のテーラーコーンが形成され、テーラーコーンの頂部から基板表面に達するジェット流（液柱）が生じ、液状物質の一部が基板の上に移動して液滴を形成する。この状態でノズルと基板とを相対移動させることにより、基板の表面に所望の形状のパターンを描画することができる。

また、液晶ディスプレイのＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板に微細な断線欠陥が存在する場合には、静電吸引式のインクジェット装置を用いて導電性インク（修正液）を断線欠陥部に塗布して修正を行なう（たとえば、特許文献２参照）。

特開２０１０−１８８２６４号公報特許第４２４８８４０号公報

このような静電吸引式のインクジェット装置では、たとえばガラス管の先端を非常に細く加工したノズルを使用し、描画時にはノズルの先端と基板の表面との間隔を数十μｍ程度の微小距離に設定する必要がある。その際、ノズルの先端が基板の表面に接触し、ノズル先端を損傷するという問題があった。

たとえば、ノズルの先端と基板の表面との間隔を設定する際、Ｚ軸ステージを高速で下降させてノズルの先端を待機位置から描画位置に移動させると、Ｚ軸ステージのオーバーシュートや、ノズルを固定支持する部材の振動によってノズルの先端を基板の表面に衝突させてしまう場合がある。ノズルの先端を損傷するとジェット流が乱れて吐出位置が不安定になるので、ノズルの交換が必要になる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、ノズルの先端と基板の表面との接触を防止することが可能な描画装置およびパターン修正装置を提供することである。

この発明に係る描画装置は、基板の表面に液状物質を吐出してパターンを描画する描画装置であって、先端が基板の表面に対向して配置され、液状物質が注入された静電吸引式のノズルと、基板を水平に保持するとともに、基板とノズルを水平方向に相対移動させる第１の位置決め手段と、ノズルを垂直方向に移動させる第２の位置決め手段と、液状物質にパルス電圧を印加して、ノズルの先端から液状物質を吐出させるパルス電圧発生手段と、第１および第２の位置決め手段とパルス電圧発生手段を制御し、待機時は基板の表面の上方の待機位置にノズルの先端を配置し、描画時は、ノズルを下降させて描画開始点の上方の描画位置にノズルの先端を配置し、ノズルの先端から液状物質を吐出させる制御手段とを備えたものである。制御手段は、描画時は第２の位置決め手段を制御し、ノズルの先端を待機位置から下降させて待機位置と描画位置の間の補正位置にノズルの先端を一旦停止させた後に、ノズルの先端を補正位置から描画位置に下降させる。補正位置は、基板の表面よりも予め定められた第１の距離だけ上方の位置である。描画位置は、補正位置よりも予め定められた第２の距離だけ下方の位置である。

好ましくは、制御手段は、ノズルの先端を待機位置から下降させて補正位置にノズルの先端を一旦停止させることにより、ノズルの先端と基板の表面との接触を防止する。

また好ましくは、待機位置と補正位置の間の距離は、予め定められた第２の距離よりも大きい。

また好ましくは、予め定められた第２の距離は、第２の位置決め手段のオーバーシュート量、またはノズルの垂直方向の振動幅よりも大きく設定される。

また好ましくは、予め定められた第２の距離は１ｍｍ以下に設定される。
また好ましくは、第２の位置決め手段は、ノズルによって捨て打ちされた液状物質を受ける捨て打ち部材と、ノズルの先端と基板の間に捨て打ち部材を挿抜する駆動手段と、ノズルと捨て打ち部材との間に設けられ、ノズルの先端と基板の間に捨て打ち部材が挿入されるに従ってノズルを上昇させ、ノズルと基板の間から捨て打ち部材が抜き取られるに従ってノズルを下降させる倣い機構とを含む。制御手段は、駆動手段を制御し、捨て打ち動作時は、ノズルの先端と基板の間に捨て打ち部材を挿入して、ノズルから液状物質を吐出させ、捨て打ち動作の終了後は、ノズルと基板の間から捨て打ち部材を抜き取る。ノズルと基板の間から捨て打ち部材が抜き取られたとき、ノズルの先端は補正位置に配置されている。

また好ましくは、さらに、基板の表面の高さを測定する測定手段を備え、制御手段は、測定手段の測定結果に基づいて、ノズルの先端と基板の表面の間の距離を補正する。

また好ましくは、制御手段は、ノズルの先端から液状物質を吐出させながらノズルと基板を水平方向に相対移動させて、基板の表面に液状物質のパターンを描画する。

また、この発明に係るパターン修正装置は、基板の表面に形成されたパターンの欠陥を修正するパターン修正装置であって、先端が基板の表面に対向して配置され、修正液が注入された静電吸引式のノズルと、基板を水平に保持するとともに、基板とノズルを水平方向に相対移動させる第１の位置決め手段と、ノズルを垂直方向に移動させる第２の位置決め手段と、修正液にパルス電圧を印加して、ノズルの先端から修正液を吐出させるパルス電圧発生手段と、第１および第２の位置決め手段とパルス電圧発生手段を制御し、待機時は基板の上方の待機位置にノズルの先端を配置し、修正時は、ノズルを下降させて欠陥の上方の描画位置にノズルの先端を配置し、ノズルの先端から修正液を吐出させる制御手段とを備えたものである。制御手段は、修正時は第２の位置決め手段を制御し、ノズルの先端を待機位置から下降させて待機位置と描画位置の間の補正位置にノズルの先端を一旦停止させた後に、ノズルの先端を補正位置から描画位置に下降させる。補正位置は、基板の表面よりも予め定められた第１の距離だけ上方の位置である。描画位置は、補正位置よりも予め定められた第２の距離だけ下方の位置である。

この発明に係る描画装置およびパターン修正装置では、ノズルの先端を待機位置から描画位置まで移動させる間にノズルを少なくとも１回停止させる。したがって、ノズルの停止位置と描画位置との間の距離を小さく設定することにより、ノズルの先端と基板の表面との接触を防止することができる。

この発明の実施の形態１による描画装置の要部を示すブロック図である。図１に示した描画装置の描画動作を示すブロック図である。図２に示したノズルを描画位置まで下降させる動作を示す図である。図１〜図３に示した描画装置の動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２による描画装置の構成を示す斜視図である。図５に示した対物レンズ切り替え器の構成を示す斜視図である。図６に示した対物レンズ切り替え器の動作を示す図である。図５に示した描画装置の動作を示すフローチャートである。図６に示した支持ユニットの構成を示す正面図である。図９のＸ−Ｘ線断面図である。図１０のＢ矢視図である。図９〜図１１に示した支持ユニットの動作を示す図である。図９〜図１１に示した支持ユニットの動作を示す他の図である。図９〜図１１に示した支持ユニットの動作を示すさらに他の図である。この発明の実施の形態３による描画装置の要部を示す斜視図である。図１５に示した描画装置の動作を示すフローチャートである。この発明の実施の形態４によるパターン修正装置の修正対象の基板を示す斜視図である。図１７に示したオープン欠陥部を修正する工程を示す図である。

この発明に係る描画装置では、静電吸引式のインクジェットノズルは、描画（吐出）を行わない待機時には、基板から上方に遠く離れた待機位置に配置される。描画動作時には、ノズルを待機位置から描画を行なう描画位置まで複数段階で下降させてノズル先端の損傷を回避する。

すなわち静電吸引型のノズルは、上下方向に移動可能なＺ軸ステージに固定され、Ｚ軸ステージは制御装置によって制御される。制御装置は、描画指令に応答してＺ軸ステージを駆動させ、第一段階（第一の下降）としてノズルを待避位置から補正位置まで下降させて一旦停止させる。補正位置では、ノズル先端と基板表面の間隔が描画距離Ｇに補正距離Ｈを加算した距離（Ｇ＋Ｈ）に設定される。

次に制御装置は、Ｚ軸ステージを駆動させ、第二段階（第二の下降）としてノズルを補正距離Ｈだけ下降させて描画位置で停止させる。描画位置では、ノズル先端と基板表面の間隔が描画距離Ｇに設定され、ノズル先端からの液状物質の吐出が可能となる。第二段階の下降量は第一段階の下降量よりも小さく設定され、第二段階の下降量は僅かである。

補正距離Ｈは、Ｚ軸ステージのオーバーシュートやノズルを固定する部材の振動による変位よりも大きめに設定される。補正距離Ｈは、１ｍｍ以下の値に設定され、たとえば１００μｍ程度に設定される。補正距離Ｈを微小な値に設定するので、第二の下降時には、Ｚ軸ステージのオーバーシュートやノズルを固定する部材の振動は、無視できるほど小さく抑制される。したがって、ノズル先端と基板表面との衝突を防止して、ノズル先端が損傷することを回避することができる。また、下降量が小さいので移動時間も僅かであり、２段階に分けてノズルを下降してもタクトタイムには余り影響を与えない。以下、本願発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による描画装置の要部を示す断面図である。図１において、この描画装置は、静電吸引型のインクジェットノズル１と、パルス電圧発生装置３と、ＸＹステージ５と、描画装置全体を制御する制御装置７とを備える。ノズル１は、ガラス管を引き伸ばして先端径を微小に形成したものである。ノズル１の内部には液状物質（液体）２が注入され、パルス電圧発生装置３から出力されるパルス電圧ＶＰが液状物質２に印加可能になっている。基板４は、ＸＹステージ５の上に水平に固定される。ＸＹステージ５を駆動させることによって基板４の表面の所望の目標位置をノズル１の下方に位置決めすることが可能となっている。

描画動作時にはノズル１の先端１ａと基板４の表面とは、微小な描画距離Ｇを開けて対峙する。この状態でノズル１に注入した液状物質２にパルス電圧ＶＰを印加すると、ノズル１の先端１ａから基板４に向かって円錐状のテーラーコーン２ａが形成され、テーラーコーン２ａの頂部から基板４の表面に達するジェット流（液柱）２ｂが生じ、液状物質２の一部が基板４の表面上に移動して液滴２ｃが形成される。

図２は、描画装置を用いて基板４の表面に液状物質２のパターンを描画する方法を示す図である。描画装置は、さらに、制御装置７によって制御されるＺ軸ステージ６を備える。ノズル１はＺ軸ステージ６に固定される。Ｚ軸ステージ６を駆動させることでノズル１を上下方向に移動させ、ノズル１の先端１ａと基板４の表面との間隔を所望の距離に設定することが可能となっている。Ｚ軸ステージ６を駆動させることでノズル１の先端１ａと基板４との間隔をパターニング可能な描画距離Ｇに調整する。

この状態でパルス電圧発生装置３から液状物質２にパルス電圧ＶＰを印加しながら、ＸＹステージ５を駆動させてノズル１と基板４とを水平方向に相対移動させることにより、任意形状のパターン２ｄを基板４の表面に描画することができる。ここでは、基板４を搭載したＸＹステージ５を駆動して相対移動させているが、ノズル１をＸＹ方向に移動させる形態であっても良い。描画が終了すると、Ｚ軸ステージ６によって、基板４から上方に大きく離れた待機位置にノズル１が移動される。

ノズル１の先端１ａと基板４の表面との間の描画距離Ｇが数十μｍと微小な距離である場合、待機位置から描画位置までノズル１を高速で直接下降させると、Ｚ軸ステージ６が停止位置よりも行き過ぎるオーバーシュートや、ノズル１を固定支持する部材の振動によってノズル１の先端１ａを基板４に衝突させてしまうことも想定される。また、オーバーシュートや振動を抑えるためにＺ軸ステージ６の下降速度を遅くしたり、減速時間を長くする方法も考えられるが、下降（移動）時間が長くなってタクトタイムが増えるので余り好ましくない。このため、Ｚ軸ステージ６を高速で下降させても、ノズル１の先端１ａが基板４に衝突するのを防止し、ノズル１の先端１ａを損傷させない方法が必要とされる。

そこで、この実施の形態１では、図３に示すように、待機時にはノズル１の先端１ａを待機位置で待機させる。制御装置７は、描画指令に応答して、Ｚ軸ステージ６を駆動させてノズル１を下降させ、ノズル１の先端１ａと基板４の表面との間隔が描画距離Ｇに補正距離Ｈを加算した距離（Ｇ＋Ｈ）となる補正位置にノズル１の先端１ａを一旦停止させる（第一の下降）。次に制御装置７は、Ｚ軸ステージ６を駆動させて補正距離Ｈだけノズル１を下降させ、ノズル１の先端１ａと基板４の表面との間隔を最終的に描画距離Ｇに合わせる（第二の下降）。

補正距離Ｈは、Ｚ軸ステージ６のオーバーシュートやノズル１を固定する部材の振動による変位よりも大きめに設定される。補正距離Ｈは、１ｍｍ以下、たとえば１００μｍ程度とされる。第二の下降量は、第一の下降量よりも小さく設定されることになる。

ノズル１の高さを２段階に分けてノズル１を下降させる場合、第一の下降ではノズル１の先端１ａを補正位置で一旦停止させる。このとき、ノズル１の先端１ａと基板４の間隔は十分に大きな距離（Ｇ＋Ｈ）に設定されているため、Ｚ軸ステージ６のオーバーシュートやノズル１を固定する部材に振動があったとしてもノズル１の先端１ａを基板４に衝突させることはない。

第二の下降の下降量が１ｍｍ以下と微小であれば、Ｚ軸ステージ６のオーバーシュートやノズル１を固定する部材の振動をほとんど無視できるほど小さく抑制することができるので、ノズル１の先端１ａと基板４の表面との衝突を回避することができる。そのため、ノズル１の先端１ａと基板４との間の描画距離Ｇを数十μｍに設定しても、ノズル１の損傷を防止することが可能となる。

また、補正距離Ｈを微小な距離に設定すると移動時間も僅かなため、２段階に分けてノズル１を下降させてもタクトタイムには余り影響を与えない。

図４は、この描画装置の動作を示すフローチャートである。制御装置７は、ステップＳ１において描画位置と描画形状（描画範囲）が指定されると、ステップＳ２においてＸＹステージ５を駆動させてノズル１の先端１ａを基板４の描画開始点（目標位置）の上方の待機位置に移動させる。次に制御装置７は、ステップＳ３においてＺ軸ステージ６を駆動させてノズル１を下降させ、ノズル１の先端１ａを補正位置で一旦停止させる（第一の下降）。

次いで制御装置７は、ステップＳ４においてＺ軸ステージ６を駆動させてノズル１を下降させ、ノズル１の先端１ａを描画位置で停止させる（第二の下降）。次に制御装置７は、ステップＳ５においてパルス電圧発生装置３にパルス電圧を発生させてノズル１の先端１ａから基板４の表面に液滴２ｃを吐出させるとともに、ＸＹステージ５を駆動させてノズル１を水平方向に移動させ、ステップＳ１で指定された範囲に液状物質２のパターン２ｄを描画する。描画が終了すると制御装置７は、ステップＳ６においてＺ軸ステージ６を駆動させ、ノズル１を上昇させてノズル１の先端１ａを待機位置に移動させ、一連の工程を終了する。

なお、ステップＳ２とステップＳ３の間に捨て打ち工程を追加して、ノズル１から液状物質２を多量に吐出してノズル１の先端にある液状物質２をリフレッシュしても良い。液状物質２の捨て打ちは、基板４の上ではなく、図示しない捨て打ち板の上にすることが好ましい。

［実施の形態２］
図５は、この発明の実施の形態２による描画装置（パターン修正装置）１０の構成を示す斜視図である。図５において、描画装置１０は、定盤１１を備える。定盤１１の中央部にチャック１２が設けられ、チャック１２には基板１３が固定される。また、定盤１１には、ガントリ型のＸＹステージ１４が搭載されている。ＸＹステージ１４は、Ｘ軸ステージ１４ａと門型のＹ軸ステージ１４ｂとを含む。Ｙ軸ステージ１４ｂは、チャック１２を跨ぐように設けられ、図中のＹ軸方向に移動する。Ｘ軸ステージ１４ａは、Ｙ軸ステージ１４ｂに搭載され、図中のＸ方向に移動する。

Ｘ軸ステージ１４ａには、上下方向に移動可能なＺ軸ステージ１５が搭載される。Ｚ軸ステージ１５には、観察光学系１６が固定される。観察光学系１６の上方にはレーザ１７が搭載され、その下方には対物レンズ１８を切り替える対物レンズ切り替え器１９が固定される。さらに、対物レンズ切り替え器１９には、図１で示した静電吸引式のインクジェットノズル１を固定支持する支持ユニット２０が固定される。レーザ１７は基板１３の表面に形成済みのパターンを除去、整形する場合などに用いられ、レーザ加工が不要な場合には搭載されない。

Ｘ軸ステージ１４ａ、Ｙ軸ステージ１４ｂ、およびＺ軸ステージ１５を制御することにより、観察光学系１６、支持ユニット２０の各々を基板１３表面の所望の位置の上方に移動させることが可能となる。

対物レンズ切り替え器１９は、図６に示すように、互いに倍率が異なる複数の対物レンズ１８をＸＹ方向に移動させるＸＹステージの可動板１９ａを備える。可動板１９ａを移動させることで対物レンズ１８の倍率を変更したり、支持ユニット２０をＸＹ方向に移動させることが可能となっている。なお、支持ユニット２０は、Ｚ軸ステージ１５に直接固定してあっても良い。

支持ユニット２０は可動板１９ａの下面に固定され、ノズル１を固定した固定台２１と、固定台２１を上下に移動させるＺ軸ステージ２２と、円板状の捨て打ち板２３と、捨て打ち板２３を水平方向に移動させるＸ軸ステージ２４を備える。捨て打ち板２３は、Ｘ軸ステージ２４に回転可能な状態で支持される。Ｚ軸ステージ２２は、カム機構（図示せず）によりＸ軸ステージ２４の移動に連動して上下動することが可能とされる。

図６では、待機状態が示されており、ノズル１の先端１ａと捨て打ち板２３の表面とは微小な距離を保って対峙しており、液状物質２の捨て打ちが可能な状態にある。図７は、捨て打ち板２３をノズル１の下方から外れるように退避した状態を示す斜視図である。

図６の矢印Ａ方向にＸ軸ステージ２４を移動させると、捨て打ち板２３も一緒にＡ方向に移動して、ノズル１の直下から捨て打ち板２３が外れるとともに、図視しないカム機構によってＺ軸ステージ２２が下降端まで下降する。このときＺ軸ステージ２２に固定した固定台２１も下降し、ノズル１の先端１ａは捨て打ち板２３よりも下方に位置することになる。

たとえば、観察光学系１６で基板１３の表面を観察可能な焦点位置にＺ軸ステージ１５が位置する状態で、捨て打ち板２３を退避させると、ノズル１が下降してノズル１の先端１ａが補正位置に配置される。補正位置では、ノズル１の先端１ａと基板４の表面との間隔が所定距離（Ｇ＋Ｈ）に設定される。

図８は、図５に示した描画装置１０の動作を示すフローチャートである。描画装置１０には、装置全体を制御する制御装置（図示せず）が設けられている。制御装置は、たとえばパーソナルコンピュータで構成されている。制御装置は、ステップＳ１１において描画位置と描画形状（描画範囲）が指定されると、ステップＳ１２においてＸＹステージ１４および対物レンズ切り替え器１９の可動板１９ａを駆動させ、ノズル１の先端１ａを基板４の描画開始点（目標位置）の上方の待機位置に移動させる。

次に制御装置は、ステップＳ１３においてＺ軸ステージ１５を駆動させ、ノズル１を下降させてノズル１の先端１ａを捨て打ち位置に移動させ、ステップＳ１４においてパルス電圧発生装置（図示せず）にパルス電圧ＶＰを発生させて液状物質２の捨て打ちを行なわせる。

次いで制御装置は、ステップＳ１５において捨て打ち板２３をノズル１の下から退避させる。捨て打ち板２３を退避させると、ノズル１も連動して下降し、ノズル１の先端１ａは補正位置に移動する（図４の第一の下降に相当）。次に制御装置は、ステップＳ１６においてＺ軸ステージ１５を駆動させ、ノズル１を補正距離Ｈ分だけ下降させてノズル１の先端１ａを描画位置に移動させる（図４の第二の下降に相当）。

次いで制御装置は、ステップＳ１７においてパルス電圧発生装置にパルス電圧を発生させてノズル１の先端１ａから基板１３の表面に液滴２ｃを吐出させるとともに、ＸＹステージ１４を駆動させてノズル１を水平方向に移動させ、ステップＳ１１で指定された範囲に液状物質２のパターン２ｄを描画する。描画が終了すると制御装置は、ステップＳ１８においてＺ軸ステージ１５を駆動させ、ノズル１を上昇させてノズル１の先端１ａを待機位置に移動させ、一連の工程を終了する。

図９から図１１は、支持ユニット２０の構成を示す図であり、特に、図９は支持ユニット２０の正面図であり、図１０は図９のＸ−Ｘ線断面図であり、図１１は図１０のＢ矢視図である。図９から図１１は、液状物質２を塗布するノズル１の直下に捨て打ち板２３が隙間を開けて対峙しており、捨て打ち動作が可能な状態を示している。

また、図１２から図１４は、捨て打ち板２３が横に退避するとともにノズル１が下降して、ノズル１の先端１ａと基板１とが隙間Ｗ２（描画距離Ｇ）を持って対峙した状態を示す。この状態で基板１３の表面に対して液状物質２の塗布が可能となる。図１２は支持ユニット２０の正面図であり、図１３は図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図であり、図１４は図１３のＣ矢視図である。

まず、図９から図１１を用いて支持ユニット２０の構成について説明する。支持ユニット２０全体を支持するベース板３０は垂直に設けられており、ベース板３０の表面に直動案内軸受３１のスライド部３１ａが固定され、ベース板３０の裏面に直動案内軸受３２のスライド部３２ａが固定されている。直動案内軸受３１のスライド部３１ａは垂直に配置され、直動案内軸受３２のスライド部３２ａは水平に配置されている。

直動案内軸受３１のレール部３１ｂには、断面Ｌ字型のＺ軸ステージ２２が固定される。したがって、Ｚ軸ステージ２２は、直動案内軸受３１によってベース板３０に対して上下方向に進退可能に支持される。また、Ｚ軸ステージ２２の突出した端部にはローラ３３が固定され、その一側面には複数の磁石３４が埋設されている。直動案内軸受３２のレール部３２ｂには、Ｘ軸ステージ２４が固定される。したがって、Ｘ軸ステージ２４は、直動案内軸受３２によってベース板３０に対して水平方向に進退可能に支持される。

ノズル１は、固定台２１に保持される。固定台２１の一端面には複数の磁石３５が埋設されている。固定台２１は、磁石３４と磁石３５の吸引力によりＺ軸ステージ２２に装着される。磁石３４と磁石３５とは中心をずらして配置してあるため、固定台２１をＺ軸ステージ２２に装着する際には固定台２１は下方に吸引されて、その端面２１ａがＺ軸ステージ２２の上面２２ａに押し付けられて位置決めされる。

Ｘ軸ステージ２４の下端にはモータ３６が固定され、モータ３６の回転軸は円板状の捨て打ち板２３の表面の中央に固定される。モータ３６によって捨て打ち板２３を所定角度ずつ回転させることにより、液状物質２の捨て打ち位置を少しずつ変えることが可能となる。ノズル１の直下に一定の隙間Ｗ１を開けて捨て打ち板２３が対峙しており、この状態で捨て打ちが行なわれる。捨て打ちされた液状物質２がノズル１の先端１ａに接触してノズル１の先端１ａを汚染しないように、予め捨て打ち前に捨て打ち板２３を所定角度だけ回転させておく。

Ｚ軸ステージ２２に固定されたローラ３３は、Ｘ軸ステージ２４の上端部に当接している。Ｘ軸ステージ２４の上端部には、水平部２４ａと傾斜部２４ｂを持つ倣い面（カム面）が形成されている。このため、ノズル１の先端１ａの垂直方向の高さ位置は、ローラ３３とＸ軸ステージ２４との当接位置で決定される。Ｘ軸ステージ２４を水平方向に移動させて、ローラ３３とＸ軸ステージ２４との当接位置を変えることで、捨て打ち板２３の退避とノズル１の下降を同時に行なうことが可能となる。Ｘ軸ステージ２４を移動させる駆動装置３７（たとえばエアシリンダや直動ソレノイドアクチュエータ）はベース板３０に固定されており、その出力軸はＸ軸ステージ２４に連結されている。駆動装置３７の出力軸は水平方向に伸縮する。

図９の状態でノズル１が液状物質２の捨て打ちを行なうと、液状物質２が捨て打ち板２３上に付着する。捨て打ち終了後、モータ３６の回転軸を所定角度だけ回転させて捨て打ち板２３を所定角度だけ回転させて、次回の捨て打ちに備える。仮に捨て打ち板２３を回転させず常に同じ位置に捨て打ちを実行すると、捨て打ちされた液状物質２の液滴が堆積してノズル１の先端１ａに接触し、描画時にパターン２ｄの周りを汚染することが懸念される。しかし、捨て打ち板２３を回転させる機能を備えたことでその心配が払拭される。捨て打ちが完了し、捨て打ち板２３の所定角度の回転が終了した時点で、捨て打ち板２３の退避とノズル１の下降を駆動装置３７の操作により実行する。

次にＸ軸ステージ２４の移動に伴ってＺ軸ステージ２２が下降する工程について説明する。駆動装置３７の操作によりＸ軸ステージ２４が水平移動すると、初期はローラ３３とＸ軸ステージ２４の水平部２４ａとが当接した状態にあるため、Ｚ軸ステージ２２は下降せず、Ｘ軸ステージ２４のみが水平方向に移動する。この状態はノズル１の直下から捨て打ち板２３が外れるまで続く。その後、ローラ３３がＸ軸ステージ２４の傾斜部２４ｂに当接し始めると、Ｚ軸ステージ２２は直動案内軸受３１によってその自重で下降を始め、Ｚ軸ステージ２２の突出部がベース板３０の上部に接触した時点で下降が停止する。図１２から図１４はＺ軸ステージ２２が下降して停止した状態を示す。

このような構成にすることで、１つの駆動装置３７であっても水平方向と垂直方向の２軸駆動が可能となり、装置の簡略化を実現することができる。また、それにより、捨て打ち板２３の退避とノズル１の下降を短時間で行なうことが可能となる。

［実施の形態３］
基板１３の厚さにバラツキがある場合、あるいは基板１３の設置方法によっては基板１３の表面の高さにバラツキを生じることが想定され、バラツキが描画距離Ｇ以上に大きい場合にはノズル１を損傷することも考えられる。これを回避する手段として、基板１３の表面の高さを描画前に計測して、Ｚ軸ステージ１５の移動量を補正することが望ましい。

図１５は、この発明の実施の形態３による描画装置の要部を示す図であって、図６と対比される図である。図１５を参照して、この描画装置が実施の形態２の描画装置と異なる点は、対物レンズ切り替え器１９の可動板１９ａの下面に、基板１３の表面の高さを計測する距離センサ４０が設けられている点である。

この描画装置の制御装置は、距離センサ４０を用いて、基準位置から基板１３の表面の高さを予め計測し、その計測結果に基づいてノズル１の移動量を補正する。たとえば、基板１３の表面の高さの計測値が標準値よりも高い（基板１３が標準品よりも厚い）場合には、その計測値に応じて第一の下降で移動させる移動量を減らす。逆に、基板１３の表面の高さの計測値が標準値よりも低い（基板１３が標準品よりも薄い）場合には、その計測値に応じて第一の下降で移動させる移動量を増やす。

図１６は、この描画装置の動作を示すフローチャートであって、図８と対比される図である。図１６を参照して、この描画装置が実施の形態２の描画装置と異なる点は、ステップＳ１１とステップＳ１２の間にステップＳ１１Ａが追加されている点である。制御装置は、ステップＳ１１Ａにおいて基準位置から基板１３の表面の高さを測定し、その測定結果に基づいて、ステップＳ１５におけるノズル１の下降量を補正する。他の構成および動作は、実施の形態２と同じであるので、その説明は繰り返さない。

この実施の形態３では、基板１３の表面の高さがバラツク場合でも、描画時におけるノズル１の先端１ａと基板１３の表面との間隔を所定の距離Ｇに設定することができる。したがって、ノズル１の先端１ａと基板１３の表面との衝突を回避することができ、また、基板１３の表面に液状物質２のパターン２ｄを正確に描画することができる。

［実施の形態４］
図１７は、この発明の実施の形態４によるパターン修正装置の修正対象である基板４１を示す斜視図である。パターン修正装置の構成は、実施の形態１〜３で示した描画装置と同じである。

図１７において、基板４１は、ガラス基板のような絶縁基板４２を含む。絶縁基板４２の表面には、導電性パターン（配線）４３が形成されている。導電性パターン４３にはオープン欠陥部４３ａが存在するものとする。液状物質２としては、導電性インク（修正液）４４が使用される。オープン欠陥部４３ａの修正は、欠陥部４３ａとその両側の正常な導電性パターン４３を含む範囲に導電性インク４４を塗布した後、導電性インク４４を加熱焼成し、欠陥部４３ａを含む範囲に導電性の修正層を形成することにより行われる。

図１８（ａ）〜（ｅ）は、欠陥部４３ａを修正する工程を示す断面図である。図１８（ａ）〜（ｅ）の各々のうちの基板４１の部分は図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線断面図である。まず図１８（ａ）に示すように、ノズル１の先端１ａを描画開始点（目標位置）の上方の待機位置に配置する。オープン欠陥部４３ａの一方側（図では左側）の正常な導電性パターン４３の端部の中心点が描画開始点とされる。

次に図１８（ｂ）に示すように、第一の下降を実施して、ノズル１の先端１ａを補正位置で一旦停止させる。このとき、ノズル１の先端１ａと基板４１の表面との間隔は描画距離Ｇと補正距離Ｈの和の距離（Ｇ＋Ｈ）に設定される。次いで図１８（ｃ）に示すように、第二の下降を実施して補正距離Ｈの分だけノズル１を下降させ、ノズル１の先端１ａを描画位置に合わせる。このとき、ノズル１の先端１ａと基板４１の表面との間隔は描画距離Ｇに設定される。

この状態で図１８（ｄ）に示すように、パルス電圧発生装置（図示せず）から導電性インク４４にパルス電圧ＶＰを印加しながらノズル１と基板４１とを導電性パターン４３の長さ方向に相対移動させて、導電性インク４４のパターンを描画する。導電性インク４４のパターンは、オープン欠陥部４３ａの一方側（図では左側）の正常な導電性パターン４３の端部からオープン欠陥部４３ａを経てオープン欠陥部４３ａの他方側（図では右側）の正常な導電性パターン４３の端部に至る範囲に形成される。導電性インク４４のパターンの膜厚が薄い場合には、繰り返し描画して導電性インク４４のパターンを複数回積層する。描画が終了すると、ノズル１は基板４１から上方に大きく離れた待機位置に移動される。

次に図１８（ｅ）に示すように、加熱装置４５を用いて導電性インク４４のパターンを加熱焼成して導電性の修正層４４Ａを形成する。これにより、欠陥部４３ａが修正され、導電性パターン４３の導通が確保される。

この実施の形態４では、ノズル１の先端１ａと基板４１の表面との間隔を２段階に分けて調整してから欠陥部４３ａを修正する。したがって、ノズル１の先端１ａと基板４１の表面の間隔を描画距離Ｇに調整する際に、ノズル１の先端１ａが基板４１の表面に接触するのを防止することができ、安定して欠陥部４３ａを修正することができる。また、ノズル１の先端１ａの損傷を回避できるので、ノズル１の交換頻度を低減し、メンテナスの負荷を軽減することができる。なお、実施の形態３と同様に、距離センサ４０を用いて、基板４１の表面高さを予め計測し、その結果に基づいてノズル１の移動量を補正しても良い。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１インクジェットノズル、２液状物質、２ａテーラーコーン、２ｂジェット流、２ｃ液滴、２ｄパターン、３パルス電圧発生装置、４，１３，４１基板、５，１４ＸＹステージ、６，１５，２２Ｚ軸ステージ、７制御装置、１０描画装置、１１定盤、１２チャック、１４ＸＹステージ、１４ａ，２４Ｘ軸ステージ、１４ｂＹ軸ステージ、１６観察光学系、１７レーザ、１８対物レンズ、１９対物レンズ切り替え器、１９ａ可動板、２０支持ユニット、２１固定台、２１ａ端面、２３捨て打ち板、２４ａ水平部、２４ｂ傾斜部、３０ベース板、３１，３２直動案内軸受、３１ａ，３２ａスライド部、３１ｂ，３２ｂレール部、３３ローラ、３４，３５磁石、３６モータ、３７駆動装置、４０距離センサ、４２絶縁基板、４３導電性パターン、４３ａオープン欠陥部、４４導電性インク、４４Ａ修正層、４５加熱装置。

Claims

基板の表面に液状物質を吐出してパターンを描画する描画装置であって、
先端が前記基板の表面に対向して配置され、前記液状物質が注入された静電吸引式のノズルと、
前記基板を水平に保持するとともに、前記基板と前記ノズルを水平方向に相対移動させる第１の位置決め手段と、
前記ノズルを垂直方向に移動させる第２の位置決め手段と、
前記液状物質にパルス電圧を印加して、前記ノズルの先端から前記液状物質を吐出させるパルス電圧発生手段と、
前記第１および第２の位置決め手段と前記パルス電圧発生手段を制御し、待機時は前記基板の表面の上方の待機位置に前記ノズルの先端を配置し、描画時は、前記ノズルを下降させて描画開始点の上方の描画位置に前記ノズルの先端を配置し、前記ノズルの先端から前記液状物質を吐出させる制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記描画時は前記第２の位置決め手段を制御し、前記ノズルの先端を前記待機位置から下降させて前記待機位置と前記描画位置の間の補正位置に前記ノズルの先端を一旦停止させた後に、前記ノズルの先端を前記補正位置から前記描画位置に下降させ、
前記補正位置は、前記基板の表面よりも予め定められた第１の距離だけ上方の位置であり、
前記描画位置は、前記補正位置よりも予め定められた第２の距離だけ下方の位置である、描画装置。
前記制御手段は、前記ノズルの先端を前記待機位置から下降させて前記補正位置に前記ノズルの先端を一旦停止させることにより、前記ノズルの先端と前記基板の表面との接触を防止する、請求項１に記載の描画装置。
前記待機位置と前記補正位置の間の距離は、前記予め定められた第２の距離よりも大きい、請求項１または請求項２に記載の描画装置。
前記予め定められた第２の距離は、前記第２の位置決め手段のオーバーシュート量、または前記ノズルの垂直方向の振動幅よりも大きく設定される、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の描画装置。
前記予め定められた第２の距離は１ｍｍ以下に設定される、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の描画装置。
前記第２の位置決め手段は、
前記ノズルによって捨て打ちされた液状物質を受ける捨て打ち部材と、
前記ノズルの先端と前記基板の間に前記捨て打ち部材を挿抜する駆動手段と、
前記ノズルと前記捨て打ち部材との間に設けられ、前記ノズルの先端と前記基板の間に前記捨て打ち部材が挿入されるに従って前記ノズルを上昇させ、前記ノズルと前記基板の間から前記捨て打ち部材が抜き取られるに従って前記ノズルを下降させる倣い機構とを含み、
前記制御手段は、前記駆動手段を制御し、捨て打ち動作時は、前記ノズルの先端と前記基板の間に前記捨て打ち部材を挿入して、前記ノズルから前記液状物質を吐出させ、捨て打ち動作の終了後は、前記ノズルと前記基板の間から前記捨て打ち部材を抜き取り、
前記ノズルと前記基板の間から前記捨て打ち部材が抜き取られたとき、前記ノズルの先端は前記補正位置に配置されている、請求項１から請求項５までのいずれかに記載の描画装置。
さらに、前記基板の表面の高さを測定する測定手段を備え、
前記制御手段は、前記測定手段の測定結果に基づいて、前記ノズルの先端と前記基板の表面の間の距離を補正する、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の描画装置。
前記制御手段は、前記ノズルの先端から前記液状物質を吐出させながら前記ノズルと前記基板を水平方向に相対移動させて、前記基板の表面に前記液状物質のパターンを描画する、請求項１から請求項７までのいずれかに記載の描画装置。
基板の表面に形成されたパターンの欠陥を修正するパターン修正装置であって、
先端が前記基板の表面に対向して配置され、修正液が注入された静電吸引式のノズルと、
前記基板を水平に保持するとともに、前記基板と前記ノズルを水平方向に相対移動させる第１の位置決め手段と、
前記ノズルを垂直方向に移動させる第２の位置決め手段と、
前記修正液にパルス電圧を印加して、前記ノズルの先端から前記修正液を吐出させるパルス電圧発生手段と、
前記第１および第２の位置決め手段と前記パルス電圧発生手段を制御し、待機時は前記基板の上方の待機位置に前記ノズルの先端を配置し、修正時は、前記ノズルを下降させて前記欠陥の上方の描画位置に前記ノズルの先端を配置し、前記ノズルの先端から前記修正液を吐出させる制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記修正時は前記第２の位置決め手段を制御し、前記ノズルの先端を前記待機位置から下降させて前記待機位置と前記描画位置の間の補正位置に前記ノズルの先端を一旦停止させた後に、前記ノズルの先端を前記補正位置から前記描画位置に下降させ、
前記補正位置は、前記基板の表面よりも予め定められた第１の距離だけ上方の位置であり、
前記描画位置は、前記補正位置よりも予め定められた第２の距離だけ下方の位置である、パターン修正装置。