KR101639459B1

KR101639459B1 - 액적 도포 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101639459B1
Application number: KR1020117010719A
Authority: KR
Inventors: 아즈사 히라노; 야스츠구 츠루오카
Original assignee: 시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2016-07-13
Also published as: KR20110069864A; TWI442979B; CN102176980A; JP5497654B2; JPWO2010044429A1; WO2010044429A1; CN102176980B; TW201026402A

Abstract

본 발명의 과제는, 도포 헤드의 노즐로부터 기판의 정해진 도포 범위에 도포되는 복수의 액적 전체의 도포 면적을 높은 정밀도로 검출하여, 노즐로부터의 액적 토출량을 정밀도 좋게 조정하는 데에 있다. 본 발명은, 액적 도포 방법에 있어서, 도포 헤드(5)의 노즐(11)로부터 기판(KA) 위의 정해진 도포 범위(A)에 복수의 액적(E1∼E5)을 토출할 때, 노즐(11)로부터 토출되는 복수의 액적(E1∼E5)을 기판(KA)의 정해진 도포 범위(A) 내의 동일 위치에 적하시킨다.

Description

액적 도포 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR APPLYING DROPLET}

본 발명은 액적 도포 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래, 잉크젯 도포 방법을 이용하여 컬러필터용 기판을 제작하는 기술로서는, 특허문헌 1에 기재된 것과 같이, 도포 헤드의 노즐로부터 토출되는 복수의 액적(잉크)을, 기판의 표면에 구획된 오목부에 도포하는 것이 있다. 오목부에 도포된 액적은 건조되어 오목부 내에 착색층을 형성한다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평9-230129호 공보

특허문헌 1에 기재된 것과 같은 기술로 제작되는 컬러필터용 기판의 품질을 확보하려면, 기판의 각 오목부에 필요량의 액적을 정확하게 적하할 필요가 있어, 도포 헤드의 각 노즐로부터 토출되는 액적의 양을 정밀도 좋게 조정하는 기술이 요망되고 있다.

종래 기술에서는, 도 6a에 도시하는 것과 같이, 도포 헤드의 각 노즐(1)로부터 일정한 적하 타이밍(적하 시간 간격)으로 순차 토출되어 검사용 기판(KA)의 정해진 도포 범위(A)[제품용 기판(K)의 오목부에 상당하는 범위]에 적하된 복수의 액적(E)(예컨대 E1∼E5의 5적)의 도포 면적(투영 면적)을 구하고, 이 도포 면적에 기초하여 이들 액적(E1∼E5)의 도포량을 구해 검사하는 것으로 하고 있다.

그러나, 종래 기술에서는, 도포 헤드의 노즐(1)로부터 검사용 기판(KA)의 일정한 도포 범위(A)에 복수의 액적(E1∼E5)을 토출할 때, 검사용 기판(KA)을 노즐(1)에 대하여 일정한 이동 속도(v)로 상대 이동시키고 있다.

이 때문에, 검사용 기판(KA) 위에 순차 적하된 각 액적(E1∼E5)은 검사용 기판(KA)의 이동 방향으로 조금씩 위치가 어긋나서 퇴적되어(도 6b), 이들 액적(E1∼E5) 전체적으로 난형(卵形)의 화상을 이루는 것으로 된다(도 6c).

이 때, 서로 인접하는 액적(E1∼E5)의 도포 피치(p)는, 전술한 적하 타이밍(p)이 일정하더라도, 검사용 기판(KA)의 이동 속도의 변동이나, 액적의 점도, 농도 등에 기인한 검사용 기판(KA)의 이동 방향으로의 액적의 끌림에 따라서 변동되게 된다.

따라서, 검사용 기판(KA) 상에 퇴적된 액적(E1∼E5)의 난형 화상은, 검사용 기판(KA)의 이동 속도의 변동이나, 액적의 점도, 농도 등에 기인한 검사용 기판(KA)의 이동 방향으로의 액적의 끌림에 의해 길이가 변화되어, 액적(E1∼E5) 전체의 도포 면적, 나아가서는 도포량의 검사 정밀도가 손상된다.

또한, 도포 헤드의 노즐(1)로부터 토출되는 액적(E)(예컨대 E5)의 토출 상태가, 도 7에 도시하는 것과 같이, 상기 액적(E5)의 토출 방향이 연직선에 대하여 비스듬하게 되는 경사 토출의 이상 상태에 있을 때에는, 액적(E1∼E5) 전체의 난형 화상의 길이가 정상적인 토출 상태에 있어서의 정상적인 난형 화상에 비하여 확대된다. 그런데, 이 정상일 때와 이상일 때의 화상의 차이는, 난형 화상의 길이의 단순한 확대의 정도의 차이이며 뚜렷하게 판별하기는 어려운 차이로, 토출 상태의 정상과 이상을 판별하는 데에 곤란함이 있다.

본 발명의 과제는, 도포 헤드의 노즐로부터 기판 상에 도포되는 복수의 액적 전체의 도포 면적을 높은 정밀도로 검출하여, 노즐로부터의 액적의 토출량을 정밀도 좋게 조정할 수 있도록 하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은, 기판 상에 액적을 도포하는 액적 도포 방법으로서,

도포 헤드에 설치한 노즐로부터 이 노즐과 상기 기판을 상대 이동시키지 않는 상태로 상기 기판 상의 동일 위치에 복수의 액적을 적하시키는 공정과,

상기 동일 위치에 적하된 복수의 액적을 촬상하는 공정과,
촬상한 상기 복수의 액적의 화상에 기초하여, 이들 액적 전체의 도포 면적을 구하는 공정과,

구해진 도포 면적에 기초하여 상기 노즐로부터의 액적의 토출량을 조정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 기판 상에 액적을 도포하는 액적 도포 장치로서,

노즐을 갖춘 도포 헤드와 상기 기판을 상기 기판의 표면을 따르는 방향으로 상대 이동시키는 이동 수단과,

상기 노즐로부터 토출되어 상기 기판 상에 도포된 복수의 액적을 촬상하는 촬상부와,

상기 촬상부에서 촬상한 상기 복수의 액적의 화상에 기초하여 검사를 행하는 검사부와,

상기 도포 헤드, 이동 수단, 촬상부 및 검사부를 제어하는 제어부를 구비하고,

상기 제어부는, 상기 도포 헤드의 노즐로부터 이 노즐과 상기 기판을 상대 이동시키지 않는 상태로 복수의 액적을 상기 기판 상의 동일 위치에 적하시키도록 상기 도포 헤드와 상기 이동 수단의 구동을 제어하고, 상기 기판 상의 동일 위치에 적하된 상기 복수의 액적을 촬상하도록 상기 촬상부를 제어하고, 상기 촬상부에서 촬상된 상기 복수의 액적의 화상에 기초하여, 그 액적 전체의 도포 면적을 구하도록 상기 검사부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 도포 헤드의 노즐로부터 기판 상에 도포되는 복수의 액적 전체의 도포 면적을 높은 정밀도로 검출하고, 이에 기초하여 노즐로부터의 액적의 토출량을 정밀도 좋게 조정할 수 있고, 나아가서는 도포 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 액적 도포 장치를 도시하는 모식도이다.
도 2는 기판을 도시하는 모식도이다.
도 3은 검사부에 의한 검사 상태를 도시하는 모식도이다.
도 4a는 도포 헤드의 노즐로부터 동일 위치에 토출되는 액적의 적하 상태를 도시하는 모식도, 도 4b는 기판 위에 순차 적하된 복수의 액적이 검사용 기판에 퇴적된 상태의 모식도, 도 4c는 복수의 액적이 이루는 화상을 도시하는 모식도이다.
도 5는 비스듬히 토출된 액적의 적하 상태를 도시하는 모식도이다.
도 6a는 종래의 도포 헤드의 노즐로부터 토출되는 액적의 적하 상태를 도시하는 모식도, 도 6b는 기판 위에 순차 적하된 복수의 액적이 검사용 기판의 이동 방향으로 조금씩 위치가 어긋나서 퇴적된 상태의 모식도, 도 6c는 이동 방향으로 조금씩 위치가 어긋난 복수의 액적이 이루는 화상을 도시하는 모식도이다.
도 7은 종래의 비스듬히 토출된 액적의 적하 상태를 도시하는 모식도이다.

도 1은 액적 도포 장치를 도시하는 모식도, 도 2는 기판을 도시하는 모식도, 도 3은 검사부에 의한 검사 상태를 도시하는 모식도, 도 4a∼도 4c는 도포 헤드의 노즐로부터 토출되는 액적의 적하 상태를 도시하는 모식도, 도 5는 미리 토출된 액적의 적하 상태를 도시하는 모식도이다.

[실시예]

액적 도포 장치(1)는, 도 1에 도시하는 것과 같이, 도포 대상물인 제품용 기판(K)이 수평 상태[도 1에서, 기판(K)의 표면이 X축 방향과 이에 직교하는 Y축 방향을 따르는 상태]로 적재되는 이동 테이블(2)과, 이 이동 테이블(2)을 유지하여 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 이동 기구(3)와, 이 Y축 이동 기구(3)를 통해 이동 테이블(2)을 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동 기구(4)와, 이동 테이블(2) 상의 기판(K)을 향해서 잉크 등의 도포액을 액적(E)으로서 토출하는 복수의 도포 헤드(5)와, 기판(K) 상의 액적(E)을 촬상하는 촬상부(6)와, 그 촬상부(6)에 의해 촬상된 액적(E)의 화상에 기초한 검사를 행하는 검사부(7)와, 촬상부(6)에 의해 촬상된 액적(E)의 화상을 표시하는 표시부(8)와, 이들 Y축 이동 기구(3), X축 이동 기구(4), 각 도포 헤드(5), 촬상부(6) 및 검사부(7) 등을 제어하는 제어부(9)를 갖추고 있다.

이동 테이블(2)은, Y축 이동 기구(3) 상에 적층되어, Y축 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 이 이동 테이블(2)은 Y축 이동 기구(3)에 의해 Y축 방향으로 이동한다. 또한, 이동 테이블(2)에는, 기판(K)이 자신의 중량에 의해 유지되는데, 이것에 한하는 것이 아니라, 예컨대, 그 기판(K)을 유지하기 위해서, 정전 척이나 흡착 척 등의 기구를 설치하도록 하더라도 좋다. 이러한 이동 테이블(2)의 단부에는 각 도포 헤드(5)의 토출을 안정시키기 위한 토출 안정부(2a)가 설치된다. 이 토출 안정부(2a)는, 각 도포 헤드(5)의 더미 토출용의 받침 접시 및 각 도포 헤드(5)의 토출면을 쓸어 내는 와이프 블레이드 등을 갖고 있다.

Y축 이동 기구(3)는, 이동 테이블(2)을 Y축 방향으로 안내하여 이동시키는 기구이다. 이 Y축 이동 기구(3)는 제어부(9)에 전기적으로 접속되어 있어, 그 구동이 제어부(9)에 의해 제어된다. 한편, Y축 이동 기구(3)로서는, 예컨대, 리니어모터를 구동원으로 하는 리니어모터 이동 기구나 모터를 구동원으로 하는 이송나사 이동 기구 등을 이용한다.

X축 이동 기구(4)는, Y축 이동 기구(3)를 X축 방향으로 안내하여 이동시키는 기구이다. 이 X축 이동 기구(4)는 제어부(9)에 전기적으로 접속되어 있어, 그 구동이 제어부(9)에 의해 제어된다. 한편, X축 이동 기구(4)로서는, 예컨대, 리니어모터를 구동원으로 하는 리니어모터 이동 기구나 모터를 구동원으로 하는 이송나사 이동 기구 등을 이용한다.

도포 헤드(5)는, 잉크 등의 도포액을 수용하는 액체 탱크(도시하지 않음)로부터 공급되는 도포액을 복수의 노즐(11)로부터 각각 액적(E)으로서 토출하는 잉크젯 헤드이다. 이 도포 헤드(5)는, 액적(E)을 토출하는 복수의 노즐(11)에 각각 대응하는 복수의 압전 소자(도시하지 않음)를 내장하고 있다.

각 노즐(11)은, 정해진 피치(간격)로 직선 일렬형으로 늘어서 토출면에 형성되어 있다. 예컨대, 노즐(11)의 수는 수십개에서 수백개 정도이며, 노즐(11)의 직경은 수 ㎛에서 수십 ㎛ 정도이고, 또한, 노즐(11)의 피치는 수십 ㎛에서 수백 ㎛ 정도이다.

이 도포 헤드(5)는 제어부(9)에 전기적으로 접속되어 있어, 그 구동이 제어부(9)에 의해 제어된다. 도포 헤드(5)에 있어서는, 각 압전 소자에 대한 구동 전압의 인가에 따라서 각 노즐(11)로부터 액적(잉크 방울)(E)이 토출량이 제어되어 토출된다. 여기서, 도포액은 휘발성을 갖고 있다. 이 도포액은, 기판(K) 상에 잔류물로서 잔류하는 용질과, 그 용질을 용해(분산)시키는 용매로 구성되어 있다. 예컨대, 도포액인 잉크는, 안료, 용제(잉크 용제), 분산제 및 첨가제 등의 각종 성분에 의해 구성되어 있다.

여기서, 본 실시예의 액적 도포 장치(1)는, 액정 표시 패널의 컬러필터용 기판(K)을 도포 대상으로 한다. 실제의 제품이 되는 제품용 기판(K)은, 도 2에 도시하는 것과 같이, 기판(K)의 표면에 블랙 매트릭스(BM)로서의 격자형의 패턴을 이루는 볼록부(K1)를 형성하고 있다. 그리고, 액적 도포 장치(1)의 도포 헤드(5)의 노즐(11)로부터 액적으로서 토출되는 착색용의 잉크(R : 적색, G : 녹색, B : 청색 중 어느 한 잉크)를, 볼록부(K1)에 의해 구획되어 도포 범위(A)를 구성하는 오목부(K2)에 소정량 도포한다.

상기 오목부(K2)에 도포된 액적은 건조되어 오목부(K2) 내에 착색층을 형성한다. 도 2의 기판(K)의 격자형 패턴의 볼록부(K1)는 가로로 15열, 세로로 6행의 오목부(K2)를 형성하고 있지만, 실제 기판(K)의 격자(BM)는 가로로 1000열 이상, 세로로 1000행 이상의 오목부(K2)를 형성하고 있다.

액적 도포 장치(1)는 기판(K)의 오목부(K2)에 대하여 액적을 다음과 같은 식으로 도포한다.

즉, 액적 도포 장치(1)가 구비하는 3개의 도포 헤드(5) 중, 하나는 적색 잉크 토출용의 도포 헤드(5)이고, 다른 하나는 녹색 잉크 토출용의 도포 헤드(5)이고, 나머지 하나는 청색 잉크 토출용의 도포 헤드(5)이며, 적색 잉크 토출용의 도포 헤드(5)의 노즐(11)의 피치는, 적색(R)을 착색하여야 할 오목부(K2)의 배치 간격에 일치하고, 청색 잉크 토출용의 도포 헤드(5)의 피치는, 청색(B)을 착색하여야 할 오목부(K2)의 배치 간격에 일치하고, 녹색 잉크 토출용의 도포 헤드(5)의 피치는, 녹색(G)을 착색하여야 할 오목부(K2)의 배치 간격에 일치하고 있다.

이러한 도포 헤드(5)에 대하여, 제어부(9)에 의해서 Y축 이동 기구(3), X축 이동 기구(4)를 제어함으로써, 이동 테이블(2) 상의 기판(K)을 X축 방향으로 주주사(主走査) 이동시키고, Y축 방향으로 부주사(副走査) 이동시킨다.

그리고, 주주사 이동 중, 각 도포 헤드(5)의 각 노즐(11)의 아래쪽을 상기 노즐(11)로 착색하여야 할 오목부(K2)가 통과하는 타이밍에 맞춰 그 노즐로부터 잉크를 복수의 액적으로서 토출시킨다. 이 때, 예를 들면 E1∼E5의 5적의 액적을 미리 설정된 액적 타이밍(t)(적하 시간 간격)에 토출시킨다.

이에 따라, 오목부(K2) 내에는 착색하여야 할 색의 잉크가 소정량 도포된다. 이러한 동작의 반복에 의해, 기판(K) 상의 모든 오목부(K2)에 대응하는 색 잉크가 도포되게 된다.

그런데, 액적 도포 장치(1)는, 도포 헤드(5)의 노즐(11)로부터 제품용 기판(K)의 오목부(K2)에 도포되는 복수의 액적(E)의 도포량을 촬상부(6)와 검사부(7) 및 검사용 기판(KA)(도 3)을 이용하여 검사하기 위해서, 이하의 구성을 갖춘다.

한편, 촬상부(6)는, 도 3에 도시하는 것과 같이, 노즐(11)로부터 토출되어 검사용 기판(KA) 상에 정해진 도포 범위(A)에 착탄하여 일체화된 복수의 액적(E)을 통합하여 촬상하는 촬상 카메라이며, 각 액적(E)을 검출하는 검출부로서 기능한다. 이 촬상부(6)는 검사부(7) 및 제어부(9)에 전기적으로 접속되어 있으며, 그 구동은 제어부(9)에 의해 제어되어, 촬상한 각 액적(E)의 화상을 검사부(7)에 송신한다. 한편, 촬상부(6)로서는, 예컨대 CCD(Charge Coupled Device) 카메라 등을 이용한다.

검사부(7)는, 촬상부(6)로부터 송신된 복수의 액적(E)의 화상(검출 결과)에 기초하여, 기판(K) 상에 도포되어 일체화된 복수의 액적(E)의 전체 도포 면적(투영 면적)을 구한다. 또한, 검사부(7)는, 구한 복수의 액적(E)의 전체 도포 면적에 기초하여 각 액적(E)의 상기 도포 범위(A)에의 도포량을 구한다. 여기서, 그 도포량은, 액적(E)의 도포 면적과 도포량(적하량)의 관계식으로부터 산출된다. 예컨대, 액적(E)의 도포 면적과 도포량은 비례 관계에 있다. 그 관계식은 검사부(7)가 구비하는 기억부에 저장되어 있다. 한편, 검사부(7)로서는, 예컨대 컴퓨터 등을 이용한다.

또, 복수의 액적(E)의 전체 도포 면적은, 공지된 화상 처리 기술을 이용하여 구하는 것이 가능한데, 예컨대, 촬상 화상에 있어서의 액적(E)의 화상에 대응하는 화소의 수에 화소의 단위 면적을 곱한 값을 도포 면적으로서 구하는 방법이나, 액적(E)의 화상에 대하여 원형 패턴을 피팅시켜, 가장 잘 피팅된 원형 패턴의 면적을 액적(E)의 도포 면적으로서 구하는 방법을 생각할 수 있다.

전자의 화소수로부터 도포 면적을 구하는 방법의 경우, 액적(E)의 촬상 화상의 형상에 맞춰 도포 면적을 산출하기 때문에, 산출되는 도포 면적이 액적(E)의 촬상 화상의 형상의 영향을 받기 어렵고, 도포 면적의 산출 정밀도가 향상되기 때문에 바람직하다.

표시부(8)는, 촬상한 복수의 액적(E)의 화상 등의 각종 화상을 표시하는 표시 장치이다. 이 표시부(8)는 전기적으로 검사부(7)에 접속되어 있다. 한편, 표시부(8)로서는, 예컨대, 액정 디스플레이나 CRT 디스플레이 등을 이용한다.

한편, 이 표시부(8)에 검사부(7)에서의 검사 결과, 예컨대 기판(K) 상에 적하되어 일체화된 복수의 액적(E)의 투영 면적, 이 투영 면적으로부터 산출된 도포량, 혹은 산출한 도포량의 양부(良否) 정보(미리 설정된 도포량과의 차) 등을 표시하도록 하더라도 좋다.

제어부(9)는, 각 부분을 집중적으로 제어하는 마이크로 컴퓨터와, 도포에 관한 도포 정보나 각종 프로그램 등을 기억하는 기억부(모두 도시하지 않음)를 구비하고 있다. 도포 정보는, 도트 패턴 등의 정해진 도포 패턴, 도포 헤드(5)의 경사 각도, 도포 헤드(5)의 토출 주파수 및 기판(K)의 이동 속도에 관한 정보 등을 포함하고 있다. 이 도포 정보로서는, 제조 도포용의 도포 정보 및 검사 도포용의 도포 정보(검사용 패턴 및 용매 분위기 형성용의 패턴을 포함함)가 기억부에 저장되어 있다.

액적 도포 장치(1)의 제어부(9)는, 도포 헤드(5)의 노즐(11)로부터 제품용 기판(K)의 오목부(K2)에 도포되는 복수의 액적(E)의 도포량을 높은 정밀도로 검사하고, 나아가서는 도포 헤드(5)의 각 노즐(11)로부터 제품용 기판(K)의 오목부(K2)에 토출되는 복수의 액적의 도포량이 서로 동일하게 되도록 각 노즐(11)로부터의 액적(E)의 토출량을 조정하기 위해서, 다음과 같이 동작한다.

(A) 검사용 기판(KA)

제품용 기판(K)과는 별도로 준비되는 검사용 기판(KA)을 이용한다. 검사용 기판(KA)은, 제품용 기판(K)의 하나의 오목부(K2)와 동일한 형상이며 동일한 크기의 도포 범위(A)가 정해져 있다. 이 도포 범위(A)에 적하되어야 할 액적의 수를 제품용 기판(K)의 하나의 오목부(K2)에 도포되는 액적의 수(예컨대 5적)로 한다. 또한, 검사용 기판(KA)의 표면을 발수성으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 도포 범위(A)는 검사용 기판(KA) 상에 물리적으로 형성하는 것이라도 좋고, 가상적으로 형성되는 것이라도 좋다.

(B) 검사 조정 순서

(1) 토출 공정

이동 테이블(2)에 검사용 기판(KA)을 얹어 놓고, Y축 이동 기구(3), X축 이동 기구(4)를 제어하여 도포 헤드(5)에 대하여 검사용 기판(KA)을 그 표면을 따르는 방향(XY 방향)으로 상대적으로 이동시키고, 도포 헤드(5)의 바로 아래의 검사용 기판(KA)의 각 도포 범위(A)에 순차 위치를 부여하여, 도포 헤드(5)의 각 노즐(11)로부터 검사용 기판(KA)의 각 도포 범위(A)에 대하여 복수의 액적(E)(예컨대 E1∼E5)을 적하한다.

이 때, 도 4a, 도 4b에 도시하는 것과 같이, 도포 헤드(5)와 검사용 기판(KA)을 서로 상대 이동시키지 않고서, 노즐(11)로부터 토출되는 복수의 액적(E1∼E5)을 검사용 기판(KA)의 도포 범위(A) 내의 동일 위치에 적하시킨다. 각 액적(E1∼E5)은, 도 4c에 도시하는 것과 같이, 검사용 기판(KA)의 동일 위치 상에 퇴적되어 전체적으로 평면에서 보아 원형을 이룬다.

한편, 복수의 액적(E1∼E5)의 적하 타이밍(t)은, 제품용 기판(K)에 대한 복수의 액적(E1∼E5)의 적하 타이밍(t)과 동일 타이밍으로 설정한다.

또, 도 4a, 도 4b에 있어서, 복수의 액적(E1∼E5)이 편의상 마치 순차 적층되는 것처럼 나타냈지만, 실제로는 복수의 액적(E1∼E5)은 기판(KA)에 적하될 때마다 서로 섞여 일체화된다.

(2) 촬상 공정

촬상부(6)의 바로 아래의 검사용 기판(KA)의 각 도포 범위(A)에 순차 위치를 부여하고, 노즐(11)로부터 토출되어 각 도포 범위(A)에 적하하여 일체화된 복수의 액적(E1∼E5)을 도포 범위(A)마다 촬상한다.

(3) 검사 공정

검사부(7)에 의해, 촬상부(6)가 촬상한 복수의 액적(E1∼E5)이 일체화된 화상에 기초하여, 그 화상이 원형인지 여부를 판별한다.

한편, 여기서, 원형이란, 완전한 진원만을 가리키는 것은 아니며, 미리 정한 허용 범위 내에 포함되는 원형을 포함하는 것으로 한다. 그리고, 일체화된 복수의 액적(E1∼E5)의 화상이 원형인지 여부는, 예컨대 다음과 같은 식으로 행한다.

즉, 일체화된 복수의 액적(E1∼E5)의 화상의 무게중심을 중심으로 하여 등각도 간격, 예컨대, 45° 간격으로 방사상으로 연장된 직선(8개의 직선)이 액적(E1∼E5) 화상의 외연과 교차하는 위치까지의 거리를 각각 구하고, 구한 8개의 값의 최대치와 최소치의 차가 허용 범위 내라면 원형이라고 한다. 허용 범위는 임의적이지만, 대강 8개의 값의 평균치의 10% 이내로 하면 된다.

화상이 원형인 경우, 이들 일체화된 액적(E1∼E5) 전체의 도포 면적(투영 면적)을 구하고, 또한 이 도포 면적에 기초하여 이들 액적(E1∼E5)의 도포량을 구한다.

한편, 검사부(7)는, 촬상부(6)가 촬상한 복수의 액적(E1∼E5)의 화상이 원형이 아닐 때, 도 5에 도시하는 것과 같이, 도포 헤드(5)의 노즐(11)로부터 토출된 액적(E1∼E5) 중에, 토출 방향이 연직선에 대하여 비스듬하게 토출된 액적을 포함하는 것으로 판정한다. 이 경우에는, 일체화된 액적(E1∼E5)의 양이 원형으로 적하된 경우와 동일하더라도, 그 촬상 화상으로부터 구해지는 투영 면적이 원형인 것과 다를 우려가 있기 때문에, 이 화상에 기초한 도포량 산출을 하지 않고서, 다른 도포 범위(A)에 대하여 액적(E1∼E5)을 재차 도포하여, 촬상 공정 및 검사 공정을 다시 행한다.

(4) 조정 공정

제어부(9)에 의해, 각 노즐(11)로부터 토출되는 복수의 액적(E1∼E5)의 도포량이 서로 동일하게 되도록 각 노즐(11)로부터의 액적(E)의 토출량을 조정한다.

예컨대, 노즐(11)을 5개로 한 경우, 도포 헤드(5)의 일렬을 이루는 각 노즐(11) 중, 중앙의 노즐(11)(예컨대 N3)로부터의 액적(E1∼E5)의 도포량을 기준치로 하여, 다른 노즐(예컨대 N1, N2, N4, N5)로부터의 액적(E1∼E5)의 도포량이 전술한 기준치에 합치하도록, 이들 다른 노즐(N1, N2, N4, N5)의 각각에 대응하는 압전 소자의 인가 전압을 조정하여, 이들 다른 노즐(N1, N2, N4, N5)로부터의 액적(E)의 토출량을 조정한다.

본 실시예에 따르면 이하의 작용 효과를 발휘한다.

(a) 도포 헤드(5)의 노즐(11)로부터 검사용 기판(KA)의 도포 범위(A)에 복수의 액적, 예컨대 E1∼E5를 토출할 때, 도포 헤드(5)와 기판을 서로 상대 이동시키지 않고서, 노즐(11)로부터 토출되는 복수의 액적(E1∼E5)을 검사용 기판(KA)의 도포 범위(A) 내의 동일 위치에 적하시킨다.

이 때문에, 검사용 기판(KA) 위에 순차 적하된 각 액적(E1∼E5)은 도포 범위(A) 내의 동일 위치 상에 퇴적된다. 이들 액적(E1∼E5)은, 검사용 기판(KA) 상에 착탄될 때에, 검사용 기판(KA)의 이동 속도 변동의 영향을 포함하지 않으며, 액적의 점도, 농도 등에 기인한 검사용 기판(KA)의 이동 방향으로의 액적 끌림의 영향을 포함하지 않는다.

따라서, 이들 액적(E1∼E5)이 일체화된 액적은, 이동 속도의 변동이나 상기 끌림에 기인한 도포 면적의 변동이 억제된 것으로 되기 때문에, 액적(E1∼E5) 전체의 도포 면적, 나아가서는 도포량의 검사 정밀도가 향상된다. 따라서, 제품용 기판(K)에 대한 액적(E)의 도포 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 복수의 액적(E1∼E5)이 일체화된 전체의 화상의 도포 면적으로부터 도포량을 구하도록 했기 때문에, 하나의 액적의 도포 면적에 의한 경우에 비교하여, 도포 면적이 확대되고, 액적 토출량의 오차가 액적의 수만큼 도포량에 적산되어 나타나기 때문에, 도포량의 산출을 용이하게 행할 수 있으며, 도포량의 검사를 정밀도 좋게 행할 수 있다.

한편, 도포 헤드(5)의 노즐(11)로부터 검사용 기판(KA)에 토출되는 복수의 액적(E1∼E5)의 적하 타이밍(t)(적하 시간 간격)을, 이 검사용 기판(KA)에 대응하는 제품용 기판(K)에 대한 복수의 액적(E1∼E5)의 적하 타이밍(t)과 동일 타이밍으로 설정함으로써, 도포량의 검사 조건을 실제 도포 조건에 가깝게 하여, 그 검사 정밀도를 한층 더 향상시킬 수 있다.

또한, 검사용 기판(KA)의 표면을 발수성으로 함으로써, 액적의 점도, 농도 등에 상관없이, 기판(KA)의 표면에 착탄된 액적을 구형으로 하여 퍼지기 어렵게 하여, 액적의 퍼짐 상태의 변동에 기인한 도포 면적 변동의 영향을 억제함으로써, 액적(E1∼E5) 전체의 도포 면적, 나아가서는 도포량의 검사 정밀도를 한층 더 향상시킬 수 있다.

(b) 검사용 기판(KA)의 도포 범위(A)에 적하되는 액적수가 제품용 기판(K)의 하나의 오목부에 도포되는 액적수(예컨대 E1∼E5의 5적)인 것으로 함으로써, 액적(E1∼E5) 전체의 도포 면적, 나아가서는 도포량의 검사 조건을 실제 도포 조건에 가깝게 하여, 그 검사 정밀도를 한층 더 향상시킬 수 있다.

(c) 검사용 기판(KA)의 도포 범위(A)에 도포된 복수의 액적의 화상이 원형이 아닐 때, 도포 헤드(5)의 노즐(11)로부터 토출되는 복수의 액적(E1∼E5) 중에, 액적의 토출 방향이 연직선에 대하여 비스듬하게 토출된 액적을 포함하는 것으로 판정한다.

즉, 도포 헤드(5)의 노즐(11)로부터 토출되는 액적(E)(예컨대 E5)의 토출 상태가, 그 액적(E5)의 토출 방향이 연직선에 대하여 비스듬하게 되는 경사 토출의 이상 상태(도 5)에 있을 때에는, 액적(E1∼E4)에 대하여 액적(E5)이 틀어져 액적(E1∼E5) 전체의 화상이 원형 범위 밖인 타원으로 되거나, 또는 액적(E1∼E4)과 액적(E5)이 이격되는 형태를 띤다. 따라서, 이 이상시의 액적(E1∼E5)의 전체의 화상은, 정상시의 진원 화상에 비하여 뚜렷하게 다른 것으로 되어, 토출 상태의 정상과 이상을 용이하게 판별할 수 있다.

이와 같은, 이상시의 액적(E1∼E5)의 전체의 화상은, 그 도포 면적(투영 면적)이 정상일 때의 원형의 화상에 비하여 커지므로, 액적(E)의 토출량을 정확하게 조정할 수 없다.

이와 같이, 경사 토출 상태의 액적을 포함하는 경우, 촬상 화상으로부터 구해지는 도포량의 산출 정밀도가 저하되는데, 전술한 판별에 의해, 이상이라고 판별된 액적(E)의 화상에 기초한 도포량의 산출을 중지하기 때문에, 액적(E) 토출량의 조정 불량을 미연에 방지할 수 있다.

(d) 전술한 (a)∼(c)에 의해, 노즐(11)마다 이들 노즐(11)로부터 검사용 기판(KA)의 도포 범위(A)에 토출되는 복수의 액적의 도포량을 높은 정밀도로 검사할 수 있는 결과, 각 노즐(11)로부터 기판의 각 도포 범위(A)에 토출되어 도포되는 복수의 액적의 도포량을 서로 동일하게 하도록, 각 노즐(11)로부터의 액적의 토출량을 정확하게 조정할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예를 도면에 의해 상세히 설명했지만, 본 발명의 구체적인 구성은 이 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등이 있더라도 본 발명에 포함된다. 예컨대, 도포 헤드의 노즐로부터 기판의 일정한 도포 범위에 도포되는 복수의 액적의 도포 면적, 나아가서는 도포량의 검사는, 검사용 기판을 이용하지 않고, 제품용 기판에 대하여 행하는 것이라도 좋다.

1 : 액적 도포 장치 5 : 도포 헤드
6 : 촬상부 7 : 검사부
9 : 제어부 11 : 노즐

Claims

기판 상에 액적을 도포하는 액적 도포 방법으로서,
도포 헤드에 설치한 노즐로부터 이 노즐과 상기 기판을 상대 이동시키지 않는 상태로 상기 기판 상의 동일 위치에 복수의 액적을 적하시키는 공정과,
상기 동일 위치에 적하된 복수의 액적을 촬상하는 공정과,
촬상한 상기 복수의 액적의 화상에 기초하여, 이들 액적 전체의 도포 면적을 구하는 공정과,
구해진 도포 면적에 기초하여 상기 노즐로부터의 액적의 토출량을 조정하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 도포 방법.
제1항에 있어서, 상기 기판은 상기 액적의 도포 상태를 검사하기 위한 검사용 기판이며,
이 검사용 기판에서 액적의 도포 상태를 검사한 후, 그 검사에 기초하여 상기 액적이 도포되는 제품용 기판에는, 상기 도포 헤드의 노즐로부터 토출되는 복수의 액적을 도포하기 위해서 구획된 오목부가 형성되고,
상기 검사용 기판의 상기 동일 위치에 적하되는 액적수가 상기 제품용 기판의 하나의 상기 오목부에 도포되는 액적수인 것을 특징으로 하는 액적 도포 방법.
제1항에 있어서, 상기 기판의 상기 동일 위치에 도포된 상기 복수의 액적의 화상이 원형이 아닐 때, 상기 복수의 액적 중에, 상기 도포 헤드의 노즐로부터 토출되는 액적의 토출 방향이 연직선에 대하여 비스듬하게 토출된 액적을 포함하는 것으로 판정하는 액적 도포 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도포 헤드가 복수의 노즐을 갖추고, 상기 조정하는 공정에서는, 각 노즐로부터 토출되는 복수의 액적의 도포량이 서로 동일하게 되도록 각 노즐로부터의 액적의 토출량을 조정하는 것을 특징으로 하는 액적 도포 방법.
기판 상에 액적을 도포하는 액적 도포 장치로서,
노즐을 갖춘 도포 헤드와 상기 기판을 상기 기판의 표면을 따르는 방향으로 상대 이동시키는 이동 수단과,
상기 노즐로부터 토출되어 상기 기판 상에 도포된 복수의 액적을 촬상하는 촬상부와,
상기 촬상부에서 촬상한 상기 복수의 액적의 화상에 기초하여 검사를 행하는 검사부와,
상기 도포 헤드, 이동 수단, 촬상부 및 검사부를 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 도포 헤드의 노즐로부터 이 노즐과 상기 기판을 상대 이동시키지 않는 상태로 복수의 액적을 상기 기판 상의 동일 위치에 적하시키도록 상기 도포 헤드와 상기 이동 수단의 구동을 제어하고, 상기 기판 상의 동일 위치에 적하된 상기 복수의 액적을 촬상하도록 상기 촬상부를 제어하고, 상기 촬상부에서 촬상된 상기 복수의 액적의 화상에 기초하여, 그 액적 전체의 도포 면적을 구하도록 상기 검사부를 제어하는 것을 특징으로 하는 액적 도포 장치.
제5항에 있어서, 상기 기판이 검사용 기판이며,
이 검사용 기판과는 다른, 상기 액적이 도포되는 제품용 기판이, 상기 도포 헤드의 노즐로부터 토출되는 복수의 액적을 도포하기 위해서 구획된 오목부를 갖고,
상기 검사용 기판의 상기 동일 위치에 적하되는 액적수가 상기 제품용 기판의 하나의 상기 오목부에 도포되는 액적수인 것을 특징으로 하는 액적 도포 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 촬상부에 의해서 촬상된 상기 복수의 액적의 화상이 원형이 아닐 때, 상기 복수의 액적 중에, 토출 방향이 연직선에 대하여 비스듬하게 토출된 액적을 포함하는 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 액적 도포 장치.
제5항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 검사부에 의해서 구해진 도포 면적에 기초하여 상기 노즐로부터의 액적의 토출량을 조정하는 것을 특징으로 하는 액적 도포 장치.
제8항에 있어서, 상기 도포 헤드가 복수의 노즐을 갖추고, 상기 제어부는, 각 노즐로부터 토출되는 복수의 액적의 도포량이 서로 동일하게 되도록 각 노즐로부터의 액적의 토출량을 조정하는 것을 특징으로 하는 액적 도포 장치.