JPWO2013008590A1 - 基板製造方法及び基板製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
下地基板の表面の、着弾対象ピクセルに対応する位置に光硬化性の薄膜材料の液滴を着弾させる工程と、
前記下地基板に着弾した前記薄膜材料を、光照射によって硬化させる工程と
を繰り返すことにより、前記薄膜材料からなる薄膜パターンを形成する基板製造方法であって、
前記薄膜パターンの平面形状が、2次元的に分布する複数のピクセルで構成される画像データで定義されており、前記着弾対象ピクセルは、前記下地基板の表面のうち、前記薄膜材料で塗り潰すべきベタ領域内の前記複数のピクセルから抽出された一部のピクセルであり、
前記着弾対象ピクセルに対応する位置に着弾した前記薄膜材料が、前記着弾対象ピクセルとして抽出されなかったピクセルに対応する領域まで面内方向に広がった後に、前記薄膜材料を硬化させることにより、前記ベタ領域の全域を覆い、厚さを有する前記薄膜パターンを形成する基板製造方法が提供される。
下地基板を保持するステージと、
前記ステージに保持された下地基板に対向し、光硬化性の薄膜材料の液滴を前記下地基板に向けて吐出する複数のノズル孔が設けられたノズルユニットと、
前記ステージ及びに前記ノズルユニットの一方を他方に対して、前記下地基板の表面に平行な方向に移動させる移動機構と、
前記ステージに保持された下地基板の表面に、前記薄膜材料を硬化させる光を照射する光源と、
前記ノズルユニット及び前記移動機構を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、
前記下地基板に形成すべき薄膜パターンの平面形状を、2次元的に分布する複数のピクセルで構成される画像データとして記憶しており、
前記薄膜パターンを形成する薄膜材料で塗り潰されるベタ領域内の前記複数のピクセルから、薄膜材料の液滴を着弾させるべき一部のピクセルである着弾対象ピクセルを抽出し、
前記下地基板の表面のうち、前記着弾対象ピクセルに対応する着弾位置に薄膜材料の液滴が着弾し、着弾した液滴が前記光源から照射される光によって硬化するように、前記ノズルユニット及び前記移動機構を制御し、
前記着弾対象ピクセルは、前記着弾位置に着弾した薄膜材料が、着弾対象ピクセルとして抽出されなかったピクセルに対応する位置まで面内方向に広がって前記ベタ領域の全域を覆うように前記着弾対象ピクセルを抽出する基板製造装置が提供される。
図1に、実施例1による基板製造装置の概略図を示す。定盤20の上に、移動機構21によりステージ25が支持されている。移動機構21は、X移動機構22、Y移動機構23、及びθ回転機構24を含む。水平面をXY面とし、鉛直方向をZ軸とするXYZ直交座標系を定義する。X移動機構22は、Y移動機構23をX方向に移動させる。Y移動機構23は、θ回転機構24をY方向に移動させる。θ回転機構24は、Z軸に平行な軸を回転中心として、ステージ25の回転方向の姿勢を変化させる。ステージ25は、薄膜形成対象である下地基板50を保持する。ステージ25には、例えば真空チャックが用いられる。下地基板50は、例えばプリント基板である。以下、ソルダーレジスト等の薄膜パターンを形成する前の下地基板50を、単に「基板」という。
次に、実施例2による基板製造装置及び基板製造方法について説明する。以下、実施例1との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例2では、図6に示した円形の開口部を含む薄膜パターンを形成する例について説明する。
図14A及び図14Bを参照して、実施例3による基板製造方法について説明する。以下、実施例2との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
図15に、実施例4による基板製造方法で用いられるノズルユニット40の底面図を示す。以下、実施例2との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
次に、図16A〜図19Bを参照して、実施例5について説明する。以下、実施例1との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
図20に、実施例6による基板製造装置のノズルヘッドの配置を示す。以下、実施例5との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
図21に、実施例7による基板製造装置のノズルヘッドの配置を示す。以下、実施例5との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
図22A〜図24Eを参照して、実施例8による基板製造方法について説明する。以下、実施例1との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
図25A〜図28Bを参照して、実施例9による基板製造方法について説明する。以下、実施例1との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
図28Aに、画像データで定義された薄膜パターンの平面形状と、着弾対象ピクセルを抽出するためのベタ領域及び境界領域との関係を示す。基板50の表面に開口部64が画定されている。開口部64の外側に、薄膜材料が塗布される。開口部64を取り囲むように、環状の境界領域63が画定されている。境界領域63の内周側の縁と、開口部64との間に、オフセット領域66が画定される。すなわち、境界領域63の内周側の縁は、開口部64の外周線から後退しており、開口部64の外周線とは一致しない。境界領域63よりも外側にベタ領域65が配置される。図26に示したように、境界領域63内の着弾対象ピクセルの面密度は、ベタ領域65内の着弾対象ピクセルの面密度よりも高い。オフセット領域66内のピクセルからは、着弾対象ピクセルが抽出されない。すなわち、オフセット領域66内のピクセルには、液滴が着弾しない。
図29A〜図30を参照して、実施例10による基板製造方法について説明する。以下、実施例1との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。
図31を参照して、実施例11による薄膜形成方法について説明する。図31の上段に、ピクセル60とノズル孔45との相対位置関係を示し、下段に、基板50の1回の走査で液滴が着弾する領域と、ノズルユニット40との位置関係を示す。
21 移動機構
22 X移動機構
23 Y移動機構
24 θ回転機構
25 ステージ
30 支柱
31 梁
32 撮像装置
33 制御装置
35 入力装置
40 ノズルユニット
41 支持部材(ノズルホルダ)
42A〜42D ノズルヘッド
43 光源
43A 発光ダイオード
43B シリンドリカルレンズ
45 ノズル孔
46、46a、46b ノズル列
48A〜48D ノズルヘッドに対向する領域
50 基板
51 液滴
52 滲み
53 薄膜パターン
55A〜55D ノズル孔の像
56 X軸に垂直な仮想平面
58 薄膜材料を付着させる領域
60 ピクセル
60a、60b 着弾対象ピクセル
60c、60d 着弾対象として選択されないピクセル
60A、60B ピクセル列
61 薄膜パターン
62 開口部を取り囲む円周
63 境界領域
64 開口部
65 ベタ領域
66 オフセット領域
67A、67B 薄膜材料
68 単位走査領域
70、71、72、73、74、76 電子部品
70a、71a、72a1、72a2、73a、74a、76a 接続部分
70b、71b、72b1、72b2、73b、74b、76b はんだ
72A1、72A2 電子部品の下面
75 導線
80、81 基板の面内の領域
下地基板を保持するステージと、
前記ステージに保持された下地基板に対向し、光硬化性の薄膜材料の液滴を前記下地基板に向けて吐出する複数のノズル孔が設けられたノズルユニットと、
前記ステージ及び前記ノズルユニットの一方を他方に対して、前記下地基板の表面に平行な方向に移動させる移動機構と、
前記ステージに保持された下地基板の表面に、前記薄膜材料を硬化させる光を照射する光源と、
前記ノズルユニット及び前記移動機構を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、
前記下地基板に形成すべき薄膜パターンの平面形状を、2次元的に分布する複数のピクセルで構成される画像データとして記憶しており、
前記薄膜パターンを形成する薄膜材料で塗り潰されるベタ領域内の前記複数のピクセルから、薄膜材料の液滴を着弾させるべき一部のピクセルである着弾対象ピクセルを抽出し、
前記下地基板の表面のうち、前記着弾対象ピクセルに対応する着弾位置に薄膜材料の液滴が着弾し、着弾した液滴が前記光源から照射される光によって硬化するように、前記ノズルユニット及び前記移動機構を制御し、
前記着弾対象ピクセルは、前記着弾位置に着弾した薄膜材料が、着弾対象ピクセルとして抽出されなかったピクセルに対応する位置まで面内方向に広がって前記ベタ領域の全域を覆うように前記着弾対象ピクセルを抽出する基板製造装置が提供される。
Claims (19)
- 下地基板の表面の、着弾対象ピクセルに対応する位置に光硬化性の薄膜材料の液滴を着弾させる工程と、
前記下地基板に着弾した前記薄膜材料を、光照射によって硬化させる工程と
を繰り返すことにより、前記薄膜材料からなる薄膜パターンを形成する基板製造方法であって、
前記薄膜パターンの平面形状が、2次元的に分布する複数のピクセルで構成される画像データで定義されており、前記着弾対象ピクセルは、前記下地基板の表面のうち、前記薄膜材料で塗り潰すべきベタ領域内の前記複数のピクセルから抽出された一部のピクセルであり、
前記着弾対象ピクセルに対応する位置に着弾した前記薄膜材料が、前記着弾対象ピクセルとして抽出されなかったピクセルに対応する領域まで面内方向に広がった後に、前記薄膜材料を硬化させることにより、前記ベタ領域の全域を覆い、ある厚さを有する前記薄膜パターンを形成する基板製造方法。 - 前記薄膜材料の液滴を着弾させる工程の前に、形成すべき前記薄膜パターンの厚さに応じて、前記ベタ領域内における前記着弾対象ピクセルの面密度を選定して前記着弾対象ピクセルを抽出する工程を、さらに有する請求項1に記載の基板製造方法。
- 前記ベタ領域内に、複数のサブ領域が画定されており、前記サブ領域ごとに、前記着弾対象ピクセルの面密度が選定されている請求項1または2に記載の基板製造方法。
- 前記複数のピクセルが行列状に配置されており、形成すべき前記薄膜パターンの目標解像度に応じて、前記着弾対象ピクセルを抽出する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基板製造方法。
- 前記複数のピクセルが行列状に配置されており、前記着弾対象ピクセルは、市松模様を構成するように、前記複数のピクセルから抽出されており、
前記着弾対象ピクセルに対応する位置に薄膜材料の液滴を着弾させる工程において、
前記下地基板を、複数のノズル孔を有するノズルユニットに対向させ、前記ノズルユニットに対して前記下地基板を列方向に移動させながら、1つおきに選択された列に含まれる前記着弾対象ピクセルに対応する位置に薄膜材料の液滴を着弾させる第1の走査を行う工程と、
前記第1の走査を行った後、前記ノズルユニットに対して前記下地基板を列方向に移動させながら、前記第1の走査で選択されなかった列に含まれる前記着弾対象ピクセルに対応する位置に、薄膜材料の液滴を着弾させる第2の走査を行う工程と
を有する請求項1乃至4のいずれか1項に記載の基板製造方法。 - 前記薄膜パターンを形成する工程が、
前記ベタ領域内の仮想直線に沿って、第1の群の着弾対象ピクセル、第2の群の着弾対象ピクセル、第3の群の着弾対象ピクセル、第4の群の着弾対象ピクセルがこの順番に繰返し現れるように、仮想直線に沿う複数の着弾対象ピクセルを前記第1〜第4の群に分類したとき、第1の群の前記着弾対象ピクセルに薄膜材料の液滴を着弾させ、着弾した薄膜材料に光を照射して硬化させる工程と、
前記第1の群の着弾対象ピクセルに着弾した薄膜材料が硬化した後、前記第3の群の前記着弾対象ピクセルに薄膜材料の液滴を着弾させ、着弾した薄膜材料に光を照射して硬化させる工程と、
前記第3の群の着弾対象ピクセルに着弾した薄膜材料が硬化した後、前記第2の群の前記着弾対象ピクセルに薄膜材料の液滴を着弾させ、着弾した薄膜材料に光を照射して硬化させる工程と、
前記第2の群の着弾対象ピクセルに着弾した薄膜材料が硬化した後、前記第4の群の前記着弾対象ピクセルに薄膜材料の液滴を着弾させ、着弾した薄膜材料に光を照射して硬化させる工程と
を含む請求項1乃至5のいずれか1項に記載の基板製造方法。 - 前記ベタ領域と、前記薄膜材料を付着させない領域との境界線に対応する境界領域内の着弾対象ピクセルの面密度が、前記ベタ領域内の着弾対象ピクセルの面密度よりも高くなるように、前記着弾対象ピクセルが抽出されている請求項1乃至6のいずれか1項に記載の基板製造方法。
- 前記境界領域は、前記画像データで定義された境界線よりも前記ベタ領域側に後退した位置に画定され、前記境界領域と前記境界線との間のオフセット領域内のピクセルには薄膜材料の液滴を着弾させず、前記着弾対象ピクセルに着弾した薄膜材料が面内方向に広がることによって前記オフセット領域が薄膜材料で覆われる請求項7に記載の基板製造方法。
- 前記複数のピクセルは行列状に配置されており、
前記薄膜パターンを形成する工程において、行方向に配列した複数のノズル孔を有するノズルユニットを、前記下地基板に対して相対的に列方向に移動させながら、前記ノズル孔から薄膜材料の液滴を吐出することにより、前記着弾対象ピクセルに対応する位置に薄膜材料を着弾させる走査を複数回繰り返し、
ある走査による複数のノズル孔の軌跡と、他の走査による前記複数のノズル孔の軌跡とが、交互に嵌合するように前記下地基板に対して前記ノズルユニットを行方向にずらして前記複数回の走査を行い、
行方向へのずらし量は、前記ノズル孔の行方向のピッチの3/2倍以上である請求項1乃至8のいずれか1項に記載の基板製造方法。 - 前記下地基板に着弾した薄膜材料の液滴の高さの目標値に応じて、前記薄膜材料の液滴が前記下地基板に着弾してから、前記下地基板に着弾した前記薄膜材料を、光照射によって硬化させるまでの時間が選択されている請求項1乃至9のいずれか1項に記載の基板製造方法。
- 下地基板を保持するステージと、
前記ステージに保持された下地基板に対向し、光硬化性の薄膜材料の液滴を前記下地基板に向けて吐出する複数のノズル孔が設けられたノズルユニットと、
前記ステージ及びに前記ノズルユニットの一方を他方に対して、前記下地基板の表面に平行な方向に移動させる移動機構と、
前記ステージに保持された下地基板の表面に、前記薄膜材料を硬化させる光を照射する光源と、
前記ノズルユニット及び前記移動機構を制御する制御装置と
を有し、
前記制御装置は、
前記下地基板に形成すべき薄膜パターンの平面形状を、2次元的に分布する複数のピクセルで構成される画像データとして記憶しており、
前記薄膜パターンを形成する薄膜材料で塗り潰されるベタ領域内の前記複数のピクセルから、薄膜材料の液滴を着弾させるべき一部のピクセルである着弾対象ピクセルを抽出し、
前記下地基板の表面のうち、前記着弾対象ピクセルに対応する着弾位置に薄膜材料の液滴が着弾し、着弾した液滴が前記光源から照射される光によって硬化するように、前記ノズルユニット及び前記移動機構を制御し、
前記着弾対象ピクセルは、前記着弾位置に着弾した薄膜材料が、着弾対象ピクセルとして抽出されなかったピクセルに対応する位置まで面内方向に広がって前記ベタ領域の全域を覆うように前記着弾対象ピクセルを抽出する基板製造装置。 - 前記制御装置は、前記下地基板に形成すべき薄膜パターンの厚さを記憶しており、形成すべき薄膜パターンの厚さに応じて、前記ベタ領域内における前記着弾対象ピクセルの面密度を選定する請求項11に記載の基板製造装置。
- 前記ベタ領域内に、複数のサブ領域が画定されており、前記制御装置は、前記サブ領域ごとに、前記着弾対象ピクセルの面密度を選定する請求項11または12に記載の基板製造装置。
- 前記複数のピクセルが行列状に配置されており、前記制御装置は、形成すべき前記薄膜パターンの目標解像度に応じて、前記着弾対象ピクセルを抽出する請求項11乃至13のいずれか1項に記載の基板製造装置。
- 前記複数のピクセルが行列状に配置されており、
前記制御装置は、前記着弾対象ピクセルを抽出する際に、前記着弾対象ピクセルが市松模様を構成するように、前記複数のピクセルから前記着弾対象ピクセルを抽出し、
前記ノズルユニット及び前記下地基板の一方を他方に対して列方向に移動させながら、1つおきに選択された列に含まれる前記着弾対象ピクセルに対応する位置に薄膜材料の液滴を着弾させる第1の走査を行い、
前記第1の走査を行った後、前記ノズルユニット及び前記下地基板の一方を他方に対して列方向に移動させながら、前記第1の走査で選択されなかった列に含まれる前記着弾対象ピクセルに対応する位置に、薄膜材料の液滴を着弾させる第2の走査を行う請求項11乃至14のいずれか1項に記載の基板製造装置。 - 前記薄膜パターンを形成するときに、
前記ベタ領域内の仮想直線に沿って、第1の群の着弾対象ピクセル、第2の群の着弾対象ピクセル、第3の群の着弾対象ピクセル、第4の群の着弾対象ピクセルがこの順番に繰返し現れるように、仮想直線に沿う複数の着弾対象ピクセルを前記第1〜第4の群に分類したとき、第1の群の前記着弾対象ピクセルに薄膜材料の液滴が着弾し、着弾した薄膜材料に光が照射されて硬化し、
前記第1の群の着弾対象ピクセルに着弾した薄膜材料が硬化した後、前記第3の群の前記着弾対象ピクセルに薄膜材料の液滴が着弾し、着弾した薄膜材料に光が照射されて硬化し、
前記第3の群の着弾対象ピクセルに着弾した薄膜材料が硬化した後、前記第2の群の前記着弾対象ピクセルに薄膜材料の液滴が着弾し、着弾した薄膜材料に光が照射されて硬化し、
前記第2の群の着弾対象ピクセルに着弾した薄膜材料が硬化した後、前記第4の群の前記着弾対象ピクセルに薄膜材料の液滴が着弾し、着弾した薄膜材料に光が照射されて硬化するように、前記制御装置が前記移動機構及び前記ノズルユニットを制御する請求項11乃至15のいずれか1項に記載の基板製造装置。 - 前記着弾対象ピクセルを抽出する際に、前記制御装置は、前記ベタ領域と、前記薄膜材料を付着させない領域との境界線に対応する境界領域内の着弾対象ピクセルの面密度が、前記ベタ領域内の着弾対象ピクセルの面密度よりも高くなるように、前記着弾対象ピクセルを抽出する請求項11乃至16のいずれか1項に記載の基板製造装置。
- 前記制御装置は、前記画像データで定義された境界線よりも前記ベタ領域側に後退した位置に前記境界領域を画定し、前記境界領域と前記境界線との間のピクセルに対応する領域は、前記着弾対象ピクセルに着弾した薄膜材料が面内方向に広がることによって薄膜材料で覆われるように、前記制御装置に後退量が記憶されている請求項17に記載の基板製造装置。
- 前記複数のピクセルは行列状に配置されており、
前記ノズルユニットは、行方向に配列した複数のノズル孔を有し、
前記制御装置は、
前記ノズルユニットを前記下地基板に対して相対的に列方向に移動させながら、前記ノズル孔から薄膜材料の液滴を吐出させることにより、前記着弾対象ピクセルに対応する位置に薄膜材料を着弾させる走査が複数回繰り返され、
ある走査による複数のノズル孔の軌跡の一部と、他の走査による前記複数のノズル孔の軌跡の一部とが、交互に配置されるように前記下地基板に対して前記ノズルユニットが行方向にずらされて前記複数回の走査が行われ、
行方向へのずらし量は、前記ノズル孔の行方向のピッチの3/2倍以上になるように前記ノズルユニット及び前記移動機構を制御する請求項11乃至18のいずれか1項に記載の基板製造装置。
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