KR20100124764A - 토출량 보정 방법 및 도포 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 도포된 액적(液滴)의 양을 정확하게 계측하고, 양호한 정밀도로 토출량의 보정을 행할 수 있는 토출량 보정 방법 및 도포 장치에 대한 것으로서, 노즐로부터 토출된 액적 재료의 양을 측정하고, 토출량을 보정하는 토출량 보정 방법에 있어서, 피도포면의 근방에 피도포면과 소정 각도를 가지고 미러를 설치하고, 피도포면에 형성한 액적을 미러를 통하여 측방으로부터 촬상하고, 촬상한 액적의 화상에 기초하여 액적의 체적을 산출하고, 산출한 체적에 기초하여 토출량을 보정하는 것을 특징으로 하는 토출량 보정 방법 및 상기 방법을 실시하기 위한 장치를 제공한다.

Description

토출량 보정 방법 및 도포 장치{EJECTION AMOUNT CORRECTION METHOD AND COATING APPARATUS}

본 발명은, 액체 재료의 시간 경과에 의한 점도 변화 등에 따른 토출량의 변화를 보정하는 방법 및 도포 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 예를 들면, 기판에 도포된 액적(液滴)의 양을 측정하고, 이 측정값에 기초하여 토출량을 보정하는 방법 및 도포 장치에 관한 것이다.

종래, 액체 재료의 정량 토출에 있어서는, 장시간에 걸쳐 토출을 행하면, 액체 재료에 시간 경과에 따른 점도 변화가 생겨, 토출량의 불균일이 생기는 문제점이 있었다.

최근, 칩의 소형화나 고밀도 실장화(實裝化), 또는 도포 작업의 다양화에 따라, 미량으로 정밀한 도포를 지속적으로 행하는 것이 요구되고 있고, 토출량의 불균일을 보다 적게 억제하는 것이 필요해지고 있다. 그 중에서도, 언더필(underfill) 단계에서는, 보다 미량으로 보다 정밀한 도포가 요구된다.

액체 재료의 토출량의 불균일에 대하여, 토출한 액체 재료의 양을 전용의 측정 기기를 사용하여 측정하고, 그 결과에 따라 토출량을 조정하는 기술로서는, 예를 들면, 전자 천칭(天秤)을 사용하여 액체 재료의 중량을 측정하는 토출량 보정 방법(하기 특허 문헌 1)이나 액적을 촬상한 화상에 기초하여 적량을 측정하는 장치가 있다(하기 특허 문헌 2).

특허 문헌 1에는, 정기적으로 토출한 재료의 중량을 측정하여 실측 중량과 지정 중량을 비교하여 상이할 때는, 펄스 모터 펌프 구동을 위한 펄스수와 펄스 주파수를 수정하여 실측 중량을 지정 중량에 근접하는 제어를 행하는 토출량 보정 방법이 개시되어 있다.

특허 문헌 2에는, 목표 도포량을 등록하는 단계, 시린지(syringe)에 기체압을 부여하여 노즐로부터 본드를 토출하고 시험 도포하는 단계, 시험 도포된 본드를 인식하여 도포량의 크기를 산출하는 단계, 산출한 시험 도포량과 목표 도포량을 비교하고, 그 차이가 허용 오차 이내인지를 판정하는 단계, 허용 오차 이내가 아닐 때는 시린지에 부여하는 기체압의 크기 또는 시간을 변경하여 상기 단계를 반복하는 도포량 조정 방법이 개시되어 있다.

일본공개특허 제2002-303275호 공보 일본공개특허 제1999-97829호 공보

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 발명에 있어서는, 받이접시에 액체 재료를 받으므로, 액면(液面)의 요동(搖動)이 있을 때까지 계측값이 안정되지 않아, 측정 결과를 얻기까지 시간이 걸린다는 문제점이 있었다. 또한, 장치의 진동이나 다운플로우(장치 내의 청정도를 유지하기 위해 장치 상부에 설치하는 공조기로부터의 공기류)의 영향에 의해서도 동일한 문제점이 있었다.

또한, 특허 문헌 2에 기재된 발명에 있어서는, 카메라로 인식한 액체 재료의 위쪽으로부터의 실루엣에 의해 액적의 양을 산출하고 있으므로 높이를 인식할 수 없어, 액적의 양을 정확하게 산출할 수 없었다.

본 발명은, 도포된 액적의 양을 정확하게 계측하고, 양호한 정밀도로 토출량의 보정을 행할 수 있는 토출량 보정 방법 및 도포 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1 발명은, 노즐로부터 토출된 액체 재료의 양을 측정하고, 토출량을 보정하는 토출량 보정 방법에 있어서, 피도포면의 근방에 피도포면과 소정 각도를 가지고 미러를 설치하고, 피도포면에 형성한 액적을 미러를 통하여 측방으로부터 촬상하고, 촬상한 액적의 화상에 기초하여 액적의 체적을 산출하고, 산출한 체적에 기초하여 토출량을 보정하는 것을 특징으로 하는 토출량 보정 방법이다.

제2 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 미러는, 직교하거나 또는 대칭으로 배치된 복수 개의 미러이며, 액적을 수평 방향이 상이한 각도로부터 복수회 촬상하고, 촬상한 복수 액적의 화상에 기초하여 액적의 체적을 산출하는 것을 특징으로 한다.

제3 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 피도포면에 형성된 액적 또는 상기 미러를 회동(回動)시켜, 액적을 수평 방향이 상이한 각도로부터 복수회 촬상하고, 촬상한 복수 액적의 화상에 기초하여 액적의 체적을 산출하는 것을 특징으로 한다.

제4 발명은, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 액적의 체적을, 액적 측방의 실루엣의 면적에 기초하여 산출하는 것을 특징으로 한다.

제5 발명은, 제1 발명 내지 제3 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 액적의 체적을, 액적 측방의 실루엣의 높이 및 폭에 기초하여 산출하는 것을 특징으로 한다.

제6 발명은, 제4 발명 또는 제5 발명에 있어서, 액적의 평면의 실루엣을 촬상하고, 평면의 실루엣의 진원도(眞圓度)가 허용 범위를 초과하는 경우에는, 피도포면에 액적을 재형성하는 것을 특징으로 한다.

제7 발명은, 제1 발명 내지 제6 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 피도포면에 액적을 형성하기 전의 피도포면을 미러를 통하여 측방으로부터 촬상하고, 촬상한 피도포면의 화상에 기초하여 피도포면의 경계선을 기억하고, 상기 촬상한 액적의 화상에 있어서 경계선보다 위의 영역에 대하여 액적의 체적을 산출하는 것을 특징으로 한다.

제8 발명은, 제1 발명 내지 제7 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 소정 각도는 45도인 것을 특징으로 한다.

제9 발명은, 액체 재료를 저류하는 저류 용기와, 액체 재료를 토출하는 노즐을 가지는 토출 장치와, 피도포면에 도포된 액적을 촬상하는 촬상 장치와, 피도포면의 근방에 피도포면과 소정 각도를 가지고 설치된 미러와, 제어부를 포함하는 액체 재료의 도포 장치로서, 상기 촬상 장치 및 상기 미러는, 피도포면에 형성한 액적을 측방으로부터 촬상 가능한 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 재료의 도포 장치이다.

제10 발명은, 제9 발명에 있어서, 상기 미러와 대향하여 설치된 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.

제11 발명은, 제9 발명 또는 제10 발명에 있어서, 상기 미러는, 직교하거나 또는 대칭으로 배치된 복수 개의 미러이며, 상기 촬상 장치는, 미러를 통하여 액적을 수평 방향이 상이한 각도로부터 촬상 가능하게 위치하는 것을 특징으로 한다.

제12 발명은, 제9 발명 내지 제11 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 피도포면에 형성된 액적을 회동시키는 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제13 발명은, 제9 발명 내지 제11 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 피도포면에 형성된 액적에 대하여 회동하는 미러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제14 발명은, 제9 발명 또는 제10 발명에 있어서, 상기 기판을 일방향으로 이동시킬 수 있는 반송 기구를 포함하고, 상기 미러는, 반송 기구의 근방에 설치되는 것을 특징으로 한다.

제15 발명은, 제9 발명 내지 제14 발명 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 소정 각도는 45도인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 액적의 양을 정확하게 측정할 수 있으므로, 양호한 정밀도로 토출량의 보정을 행할 수 있다.

또한, 본 발명은, 원리 상, 액적의 양을 간단하고 용이하게 측정할 수 있다.

도 1은 실시예 1에 관한 도포 장치의 개략 사시도이다.
도 2는 실시예 1에 관한 미러의 설치 태양을 설명하는 설명도이다.
도 3은 실시예 1에 관한 토출 장치의 주요부 단면도이다.
도 4는 실시예 1에 관한 보정 수순을 나타낸 플로우차트이다.
도 5는 실시예 1에 관한 보정 수순의 변형예를 나타낸 플로우차트이다.
도 6은 실시예 1에 관한 체적 산출 방법을 설명하는 설명도이다.
도 7은 실시예 1에 관한 체적 산출 방법을 설명하는 설명도이다.
도 8은 실시예 2에 관한 미러의 설치예를 설명하는 설명도이다.
도 9는 실시예 3에 관한 미러의 설치예를 설명하는 설명도이다.
도 10은 실시예 4에 관한 미러의 설치예를 설명하는 설명도이다.
도 11은 실시예 5에 관한 촬상 방법을 설명하는 설명도이다.

이하에, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를, 제트식 토출 장치의 「토출 압력 P」를 조정하는 형태의 예로 설명한다. 그리고, 「도포 길이」란 노즐과 기판과의 상대 이동량의 총 길이를 의미하고, 「토출량」이란 하나의 토출 작업에 의해 토출되는 액체 재료의 양을 의미하는 것으로 한다.

[1] 초기 파라미터의 설정

먼저, 원하는 도포에 대한 목표 체적 V₀ 및 목표 도포 길이 L₀를 설정한다. 다음에, 일정 길이로 도포를 행하여, 목표 도포 길이 L₀과 원하는 도포 속도로부터 토출 시간 T를 설정한다. 이 때, 최초로 설정한 토출 시간을 고정한 경우에서의 「토출 압력과 토출 체적과의 관계」를 미리 시험 등에 의해 구하여 두고, 식이나 대응표의 데이터 형식으로 제어부(104)에 기억시켜 둔다. 이 「토출 압력과 토출 체적과의 관계」를 기초로, 목표 체적을 토출하는 데 필요한 제어 파라미터로서, 토출 압력 P를 설정한다. 제어부(104)에 기억한 이들의 데이터는, 제어용 데이터로서 보정량의 산출 시에 이용된다.

또한, 액체 재료의 사용 시간의 한계값으로서, 메이커가 규정하는 포트 라이프(pot life)에 기초하여 산출한 값을 상기한 각 데이터와 관련지어 기억시켜 두는 것이 바람직하다.

[2] 보정 주기의 설정

토출량을 보정하는 주기인 보정 주기를 설정한다. 보정 주기로서는, 예를 들면, 사용자가 입력한 시간 정보, 처리해야 할 기판(109)의 개수 등을 설정한다. 보정 주기를 시간에 의해 설정하는 경우에는, 액체 재료의 토출량의 변화가 작업 개시로부터 허용 범위를 넘을 것으로 예상되는 시간을 설정한다. 개수를 설정하는 경우에는, 1개의 기판(109)을 처리하는 시간(반입→도포→반출의 시간)과, 상기 소정 시간으로부터 처리 개수를 구하여, 설정한다.

보정 주기 설정 시는, 시간의 경과나 온도의 변화에 따라 생기는 액체 재료의 점도 변화를 고려할 필요가 있지만, 이하에서는 시간의 경과에 따른 점도 변화 만이 생기는 것을 전제로 설명을 행하는 것으로 한다.

그리고, 노즐을 가지는 토출부를 온도 조정함으로써 액체 재료의 점도를 제어하는 공지의 기술을 본 발명에 병용할 수 있는 것은 물론이다.

[3] 보정량의 산출(형상의 측정 및 체적의 산출)

설정된 보정 주기로, 액체 재료의 점도 변화에 의한 토출량의 변화에 대응하기 위한 보정량을 산출한다.

먼저, 노즐(304)을 기판(106) 또는 기판(109)의 위쪽으로 이동시키고, 상기 [1]에서 제어용 데이터로서 제어부(104)에 기억한, 토출 압력 P와 토출 시간 T에 기초하여 액체 재료를 토출한다. 이로써, 기판의 도포면에 방울형의 액적(201)이 형성된다. 이어서, 기판 상에 도포된 액적(201)의 수평 방향의 형상을 촬상하고, 촬상한 화상 데이터로부터 토출된 액적의 계측 체적 V₁을 산출한다. 보다 상세하게는, 기판(106) 또는 기판(109)의 근방에 기판의 피도포면에 대하여 각도를 가지고 설치한 미러(107)의 위쪽으로 촬상 장치(108)를 이동시키고, 피도포면에 평행한 방향으로부터의 액적(201)의 형상을 촬상한다. 이 때, 미러(107)의 정면에는 소정의 면적을 가지는 평면 광원 또는 배경이 되는 평면 부재를 설치하는 것이 바람직하다. 그리고, 촬상한 화상 데이터에 기초하여 수평 방향(도포면에 평행한 방향)의 투영면 기하학량을 산출하고, 수평 방향의 투영면 기하학량을 기초로 토출된 액적의 계측 체적 V₁을 산출한다.

상기에서 계측한 계측 체적 V₁과 상기 [1]에서 설정한 목표 체적 V₀과의 대비로부터 보정량을 구한다. 보다 상세하게는, 먼저, 계측 체적 V₁과 목표 체적 V₀으로부터 변화율 R(= (V₁-V₀)/V₀×100)을 산출한다. 계측 체적 V₁이 목표 체적 V₀보다 적은 경우에는 변화율 R은 마이너스로 되고, 계측 체적 V₁이 목표 체적 V₀보다 많은 경우에는 변화율 R은 플러스로 된다.

변화율 R이 마이너스인 경우, 변화율 R에 따른 토출량 증가가 가미된 토출 압력의 설정을, 상기 [1]에서 기억한 「토출 압력과 토출 체적과의 관계」로부터 구한다.

변화율 R이 플러스인 경우, 변화율 R에 따른 토출량 감소가 가미된 토출 압력의 설정을, 상기 [1]에서 기억한 「토출 압력과 토출 체적과의 관계」로부터 구한다.

토출량의 보정은, 체적차(V₁-V₀)나 변화율 R이 제로가 아닌 경우에는 항상 행하는 것은 아니고, 산출한 체적의 차분이나 변화율 R이 허용 범위(예를 들면 5%)를 넘는 경우에만 행하도록 하는 것이 바람직하다. 허용 범위를 설정한 보정의 바람직한 태양은, 예를 들면, 출원인의 일본특허 제3877038호에 상세하게 기재되어 있다. 즉, 보정을 행할 것인지를 판단하는 허용 범위를 설정하고, 차분값 내지는 변화율 R이 상기 허용하는 범위를 넘는 경우에만 토출 압력을 보정한다.

[4] 보정의 실행

상기 [3]에서 토출량의 보정이 필요한 것으로 판단한 경우에는, 변화율 R에 따른 토출량의 증가 또는 감소분이 가미된 토출 압력의 설정을, 상기 [1]에서 기억한 「토출 압력과 토출 체적과의 관계」로부터 구한다. 그리고, 제어 파라미터(토출 압력 P)의 설정을 변경함으로써 토출량을 보정한다.

상기 [3] 및 [4]의 단계를, 상기 [2]에서 설정한 보정 주기에 있어서, 또는 기판(109)의 종류(크기나 형상)가 변경되었을 때 등에 실행한다. 이로써, 액체 재료의 시간 경과에 따른 점도 변화에 관계없이, 항상 최선의 토출량을 도포하는 것이 가능해진다.

[토출 장치의 변형예]

본 발명에 있어서의 토출 장치는, 상기에서 설명한 제트식의 토출 장치에 한정되는 것이 아니고, 액체 재료를 토출하는 각종의 토출 장치에 있어서 실시 가능하다. 조정하는 제어 파라미터는, 토출 압력에 한정되지 않고, 예를 들면, 다음과 같은 것이 있다.

제트식 토출 장치에 있어서, 피스톤이 상승하고 있는 시간 및 하강하고 있는 시간을 조정해도 된다.

스크루의 회전에 의해 액체 재료를 토출하는 스크루식 토출 장치에 있어서, 스크루의 회전수를 조정해도 된다.

선단에 노즐을 가지는 저류 용기의 내면에 밀착하여 슬라이드 이동하는 플런저를 원하는 양만큼 이동하여 토출하는 플런저식 토출 장치에 있어서, 플런저의 이동량을 조정해도 된다.

이하에서는, 본 발명의 상세를 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 어떤 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

[도포 장치]

본 실시예 1에 관한 도포 장치(101)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 토출 장치(301)와, 촬상 장치(108)와, XYZ 구동 기구(102)와, 반송 기구(103)와, 반송 기구(103)의 근방에 위치하는 조정 기구(401)와, 이들의 동작을 제어하는 제어부(104)를 구비하고 있다.

토출 장치(301)는, 액체 재료를 저류하는 저류 용기(303)와, 액체 재료를 토출하기 위한 노즐(304)을 가지고 있다. 토출 장치(301)는, XYZ 구동 기구(102)에 장착되어 있고, 도포 대상 기판(109)이나 조정용 기판(106)의 위로 이동 가능하다.

촬상 장치(108)는, 기판 상에 토출된 액적을 촬상하기 위한 장치이다. 본 실시예 1에서는, 촬상한 화상 데이터에 화상 처리를 행하는 것을 고려하여, CCD 카메라를 사용하였다. 촬상 장치(108)는, 화상을 파악하는 대물면(110)이 기판(106, 109)의 피도포면과 대향하도록 XYZ 구동 기구(102)에 장착되어 있고, 토출 장치(301)와 마찬가지로, 도포 대상 기판(109), 조정용 기판(106), 및 미러(107)의 위쪽으로 이동 가능하다. 또한, 촬상 장치(108)는, Z 방향으로 이동 가능하게 되어 있고, 이로써, 초점 거리를 조절할 수 있다.

또한, 본 실시예 1에서는, 촬상 장치(108)는, 후술하는 기판 위치 인식용 카메라로서 겸용하고 있다. 이러한 구성에 있어서는, 설치 스페이스를 절약할 수 있고, 도포 장치(101)를 보다 소형화할 수 있다.

그리고, 촬상 장치(108)를 XYZ 구동 기구(102)에 설치할 때는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 토출 장치(301)와 가로로 일체적으로 설치해도 되고, 토출 장치(301)와는 독립적으로 설치해도 된다.

[조정 기구]

조정 기구(401)는, 조정용 기판(106)과, 조정용 기판(106)을 탑재하는 조정용 스테이지(105)와, 조정용 기판(106)의 근방에 설치되는 미러(107)와, 광원(111)을 구비하고 있다.

조정용 기판(106)은, 노즐(304)로부터의 토출량을 계측하기 위한 기판이다. 조정용 기판(106)은, 도포 대상 기판(109)과 같은 높이로 되도록 탑재된다. 이것은, 촬상 장치(108)를 기판 위치 인식용 카메라로서 겸용하는 경우에, 위치 결정 시의 기판 인식과 체적 산출 시의 촬상에서, 초점 거리 조절이 불필요해지기 때문이다. 즉, Z 방향 위치 설정을 공통으로 할 수 있는 것이며, 기판(106)과 기판(109)에서 별개의 설정을 행하는 수고를 덜 수 있다.

미러(107)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 조정용 기판(106) 근방에 각도 α로 설치된다. 보다 구체적으로는, 미러(107)는, 그 상을 비추는 면이, 조정용 기판(106)의 피도포면(촬상 장치(108)의 대물면(110))에 대하여 각도 α로 되도록 설치되어 있다. 이와 같이, 각도 α를 가지고 미러(107)를 설치함으로써, 기판(106, 109)에 도포된 액적(201)의 측방 상(像)을 미러(107)에 의해 반사하고, 촬상 장치(108)로 촬상하는 것이 가능해진다. 미러(107)는, 그 중심 부분에 액적(201)이 비치는 높이에 설치한다(도 2 참조).

광원(111)은, 조정용 기판(106)을 사이에 두고, 미러(107)와 대향하여 배치되는 플랫 라이트(평면 광원)이며, LED 등의 공지의 광원에 의해 구성할 수 있다. 광원(111)에 의해 미러(107)를 향해 광을 조사(照射)함으로써, 액적(201)의 실루엣을 선명하게 하고 있다.

본 실시예 1과 같이, 촬상 장치(108)의 대물면(110)이 기판(106, 109)의 피도포면과 대향하는 구성에 있어서는, 미러(107)의 상을 비추는 면이 기판(106, 109)의 피도포면에 대하여 구성하는 각도 α를 45도로 하는 것이 바람직하다. 각도 α를 45도로 함으로써, 기판(106, 109)에 도포된 액적(201)의 수평 방향의 상(像)을 수직 방향으로 반사할 수 있어, 경사지게 되는 등의 불균일 없이 형상을 촬상 가능하기 때문이다 .

그리고, 본 실시예 1에서는, 1개의 미러에 의해 촬상 장치에 액적의 측방 상(像)을 입사하고 있지만, 복수 개의 미러에 의해 액적의 측방 상을 촬상 장치에 전송하는 구성으로 해도 된다.

도포의 개시 시에는, 먼저, 도포 대상물인 기판(109)을 반송 기구(103)에 의해 토출 장치(301)의 아래쪽까지 반송한다. 기판(109)이 노즐(304) 아래까지 진행하여 기판(109)의 위치가 결정된 후, 토출 장치(301)에 의한 도포가 개시된다. 노즐(304)의 도포 동작의 궤적, 즉 도포 패턴은, 제어부(104) 내의 기억 장치(메모리 등)에 미리 기억되어 있다.

도포가 종료되면, 기판(109)은 반송 기구(103)에 의해 도포 장치(101)로부터 외부로 반출된다. 이어서, 다음 기판(109)이 반입되어 도포 작업이 반복된다. 이와 같이, 반입, 도포 및 반출이 하나의 사이클로 되고, 원하는 개수의 기판(109)에 대한 도포가 종료하기까지, 도포 작업이 반복되는 상기 사이클의 도중, 미리 설정한 보정 주기의 타이밍에서, 토출량의 보정이 행해진다. 즉, 액체 재료의 점도 변화에 따라 변화된 토출량의 보정이 행해진다. 보정량의 산출은, XYZ 구동 기구(102)에 의해 노즐(304)을 조정용 기판(106)의 위쪽으로 이동시키고, 조정용 기판(106) 상에 도포된 액적(201)을 촬상한 화상 데이터로부터 액적(201)의 체적을 산출함으로써 행한다. 보정 수순의 상세한 것에 대하여는 후술한다.

[토출 장치]

토출 장치(301)에는 각종의 장치가 이용 가능하지만, 본 실시예 1에서는, 도 3에 나타낸 바와 같은 제트식 토출 장치를 사용하였다.

도 3에 나타낸 토출 장치(301)는, 상하 이동 가능하게 내측 설치된 피스톤(302)과, 액체 재료를 저류하는 저류 용기(303)와, 저류 용기와 연통되는 노즐(304)을 구비하고 있다.

저류 용기(303) 내의 액체 재료는, 토출 제어부(305)로부터 압축 기체 공급 라인(307)을 통해 공급되는 압력 조정된 압축 기체에 의해 가압되어 있다. 저류 용기(303)로부터 피스톤실에 공급된 액체 재료(210)는, 토출 제어부(305)로부터의 토출 신호에 기초하여 피스톤(302)을 상하로 왕복 이동시킴으로써, 노즐(304)로부터 액적 상태로 토출된다. 노즐(304)로부터 토출된 액적(201)은, 노즐(304) 아래에 위치결정된 기판(106, 109)에 점형으로 도포된다.

[보정 수순 1]

본 실시예 1에 있어서의 보정 수순 1을, 도 4의 플로우차트를 참조하면서 설명한다.

먼저, 토출 압력과 토출 체적과의 관계로부터 구해지는 목표 체적을 토출하기 위한 적정 토출 시간을 산출하고, 적정 토출 시간 동안, 기판 상에 액체 재료를 토출한다(단계 11). 다음에, 액적(201)을 수평 방향으로부터 본 형상(기판의 피도포면에 대하여 평행 방향으로부터 본 형상)을, 기판의 피도포면에 대하여 각도 α로 설치된 미러(107)를 통하여 촬상하고, 그 화상에 기초하여 액적(201)의 계측 체적 V₁을 산출한다(단계 12). 이어서, 목표 체적 V₀과 계측 체적 V₁을 비교하고(단계 13), 체적차가 허용 범위를 넘는지의 여부에 따라 보정의 유무를 판정한다(단계 14).

단계 14에서 보정이 필요한 것으로 판단된 경우에는, 목표 체적 V₀과 계측 체적 V₁으로부터 변화율 R(= (V₁-V₀)/V₀×100)을 산출하고(단계 15), 변화율 R의 플러스 마이너스를 판단한다(단계 16).

변화율 R이 마이너스인 경우, 계측 체적 V₁이 목표 체적 V₀보다 적게 되므로, 이 변화율 R에 따른 계측 체적 V₁의 증가분이 가미된 제어 파라미터를, 사전에 제어부(104)에 기억시킨 제어용 데이터로부터 산출하여 토출 압력을 재설정한다(단계 17).

변화율 R이 플러스인 경우, 토출 체적 V₁이 목표 체적 V₀보다 많아지므로, 이 변화율 R에 따른 토출 체적 V₁의 감소분이 가미된 설정 파라미터를, 제어부(104)에 기억시킨 제어용 데이터로부터 산출하여 토출 압력을 재설정한다(단계 18).

그리고, 상기에 있어서, 체적차를 산출하지 않고, 변화율 R만을 산출하여 보정의 유무를 판정해도 된다. 이 경우, 단계 14의 판정을 실시하지 않고, 단계 13으로부터 단계 15와 단계 16과의 사이에서 판정을 행한다.

그리고, 액적(201)을 수직 방향으로부터 본 투영면 형상(평면의 실루엣)의 진원도(眞圓度)를 산출하고, 산출값이 허용 범위에 있는지를 판정하는 단계를 부가해도 된다.

[보정 수순 2]

본 실시예 1에 있어서의 보정 수순 2를, 도 5 및 도 4의 플로우차트를 참조하면서 설명한다.

먼저, 단계 11과 마찬가지로, 적정 토출 시간 동안, 기판 상에 액체 재료를 토출한다(단계 21). 다음에, 토출된 액적(201)의 기판 피도포면에 대하여 수직 방향으로부터 본 형상(액적(201)을 피도포면의 위쪽으로부터 본 형상)을 촬상하고, 그 화상에 기초하여 액적(201)의 진원도를 산출한다(단계 22). 여기서, 진원도는, 기판의 피도포면에 수직인 방향으로부터 본 액적(201)의 투영면 형상에서의, 중심을 통과하는 직선의 최대 길이와 최소 길이와의 차이에 의해 구한다.

단계 23에서는, 진원도가 허용 범위를 넘는지의 여부를 판정한다. 진원도가 허용 범위 내인 것으로 판정된 경우에는, 도 4에 나타낸 단계 12로 진행되어, 액적(201)의 체적을 산출하고, 토출량의 보정을 행한다. 진원도가 허용 범위 밖인 것으로 판정된 경우에는, 단계 21로 복귀하고, 재차 토출을 행한다. 이 때, 단계 21로 되돌아오는 횟수를 설정하고, 설정 횟수를 넘는 경우에 에러로서 경보를 발하도록 해도 된다.

[체적 산출 방법]

체적 산출의 방법으로서는, 각종 방법이 있지만, 여기서는 다음의 2가지 예를 나타낸다.

(A) 수평 방향의 투영면 형상의 면적으로부터 산출하는 방법

도 6에 나타낸 사선부 S와 같이, 기판(106, 109)에 도포된 액적(201)의 화상으로부터 수평 방향 투영면 형상의 절반의 면적을 가지는 평면(사선부 S)을 고려하여, 이 평면이 도 6 중에 나타낸 축(601)을 중심으로 회전하여 이루어지는 입체를 도포된 액적(201)의 체적으로 한다. 즉, 먼저, 기판(106, 109)에 도포된 액적(201)의 화상으로부터 수평 방향 투영면 형상의 절반의 면적 S(중심각이 90도인 부채꼴의 면적)를 화상 처리에 의해 구하고, 구한 면적 S를 회전시키는 적분에 의해 체적을 산출한다.

(B) 저변 등의 길이로부터 산출하는 방법

기판(106, 109)에 도포된 액적(201)을 반구(半球)나 결구(缺球)(높이가 구의 반경보다 짧은 구의 일부. 예를 들면, 돔 형상)와 근사(近似)시키고, 기하학적 체적 산출식으로부터 체적을 산출한다. 즉, 도 7에 나타낸 바와 같이, 기판(106, 109)에 도포된 액적(201)의 화상으로부터 수평 방향 투영면 형상의 저변의 길이를 직경 d로 하거나, 또는 그 2분의 1의 값을 반경 r로 하고, 수직 방향의 최대 길이를 높이 h로 하여 다음에 나타낸 바와 같은 식으로부터 산출한다.

[수식 1] (반구의 체적)

[수식 2] (결구의 체적)

이상과 같이, 본 실시예 1의 도포 장치는, 미러(107)에 의해 액적(2O1)을 측방으로부터 촬상한 화상을 취득함으로써, 보다 정확하게 액적(201)의 형상을 파악할 수 있으므로, 액적(201)의 체적을 양호한 정밀도로 계측할 수 있다. 본 실시예 1의 도포 장치는, 미러(107)를 사용함으로써, 액적(201)을 측방으로부터 촬상하기 위한 촬상 장치를 별도로 설치할 필요가 없어지므로, 설치 스페이스 절약, 장치의 소형화가 실현 가능하다.

[실시예 2]

[2개의 미러를 구비하는 구성]

본 실시예 2의 도포 장치는, 조정 기구(401)가 2개의 미러(107)를 구비하는 점에서 실시예 1의 도포 장치와 상위하다.

본 실시예 2의 도포 장치는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 기판 피도포면에 대하여 평행하며 또한 서로 직교하는 2 방향으로부터 본 액적(201)의 형상을 촬상할 수 있도록 2개의 미러(107)가 설치되어 있다. 여기서, 2개의 미러(107)는, 각각 실시예 1과 같은 각도 α로 설치되어 있다. 또한, 2개의 미러(107)는, 그 상을 비추는 면의 방향이, 조정용 기판(106)에 대하여, 서로 직교하는 방향으로 되도록 설치된다.

본 실시예 2에 있어서는, 미러(107)가 2개로 되어 있으므로, 광원(111)도 2개 필요하다. 광원(11)은, 물리적으로 2개의 광원에 의해 구성해도 되고, 하나의 광원으로부터의 광을 광학계로 2개의 광으로 분할하여 조사하는 구성으로 해도 된다.

기판(106) 상에 도포된 액적(201)을 촬상하는 데 있어서는, 먼저, 한쪽 미러(107)의 위쪽으로 촬상 장치(108)를 이동시키고, 액적(201)의 수평 방향으로부터의 투영면 형상(측방 상)을 촬상한다. 다음에, 다른 쪽 미러(107)의 위쪽으로 촬상 장치(108)를 이동시키고, 최초에 촬상한 투영면과 직교하는 방향으로부터의 투영면 형상을 촬상한다. 그리고, 촬상한 2개의 화상에 있어서의 저변 길이로부터 산출한 값(r 또는 d)을 비교하고, 길이가 같을 때는 반구인 것으로 하여 체적을 산출하고, 길이가 상이할 때는 타원체의 절반인 것으로 하여 체적을 산출한다.

이상과 같이, 본 실시예 2의 직교하는 2개의 미러(107)를 구비하는 구성에 있어서는, 서로 직교하는 2개의 방향으로부터 촬상한 액적(201)의 화상을 취득할 수 있다. 이로써, 액적(201)의 형상을 정확하게 파악할 수 있으므로, 액적(201)의 체적을 보다 양호한 정밀도로 계측할 수 있다.

[실시예 3]

[회전 스테이지를 구비하는 구성]

본 실시예 3의 장치는, 기판의 피도포면에 대하여 각도를 가지고 기판(106) 근방에 설치하는 미러(107)가 1개인 점, 및 각도 α로 설치되는 점은 실시예 1과 같지만, 조정 스테이지(105)를 회전시키는 회전 구동 기구(901)를 구비하는 점에서 실시예 1의 장치와 상위하다.

본 실시예 3의 조정 기구(401)는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 조정용 스테이지(105) 아래에 설치한 회전 구동 기구(901)에 의해 미러(107)에 대하여 조정 스테이지(105)가 회전한다. 조정 스테이지(105)가 회전하므로, 액적(201)의 수평 방향의 화상을 2 이상의 방향으로부터 촬상할 수 있다.

기판(106) 상에 도포된 액적(201)의 촬상은, 먼저, 설치된 미러(107)의 위쪽으로 촬상 장치(108)를 이동시켜 기판의 피도포면에 대하여 수평 방향의 투영면 형상을 촬상한다. 다음에, 촬상 장치(108)의 위치는 고정한 채, 조정용 스테이지(105)를 회전시킨다. 조정용 스테이지(105)의 회전량은, 임의로 조정할 수 있지만, 예를 들면, 회전량을 90도(촬상 횟수 2회), 또는 120도(촬상 횟수 3회)로 한다. 그리고, 회전 정지 후, 액적(201)이 상이한 위치의 측방 상을 촬상한다. 촬상한 2개 이상의 화상으로부터 체적을 산출하는 방법은, 전술한 실시예 2와 같다.

이상과 같이, 본 실시예 3의 회전하는 조정 스테이지(105)를 구비하는 구성에 있어서는, 2 이상의 방향으로부터 촬상한 화상을 취득함으로써, 보다 정확하게 액적(201)의 형상을 파악할 수 있으므로, 액적(201)의 체적을 보다 양호한 정밀도로 계측할 수 있다.

그리고, 기판을 회동시키지 않고, 기판에 대하여 미러를 회동시키는 구성으로 해도 된다. 단, 이러한 구성에 있어서는, 미러의 회동에 추종(追從)하여 미러에 광을 입사하는 광원 또는 광학계가 필요하다.

[실시예 4]

[기판을 일방향으로 이동 가능한 반송 기구를 설치하는 구성]

본 실시예 4의 도포 장치는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 기판(109)을 일방향으로 이동 가능한 반송 기구(103)에 인접하여 설치된 미러(107)를 구비한다. 미러(107)는, 스테이지에 탑재된 도포 대상 기판(109)이 위치 결정되는 위치의 근방에 설치된다. 또한, 도시하지 않은 광원(111)이, 스테이지를 사이에 두고, 미러(107)와 대향하여 배치된다.

기판(106) 상에 도포된 액적(201)의 촬상은, 실시예 1과 동일한 수순으로 행해지고, 액적(201)의 체적 산출 방법에 대해서도 실시예 1과 같다.

본 실시예 4의 구성에서는, 도포 대상 기판(109)에 도포된 액적(201)을 촬상하여 체적을 산출한다. 그러므로, 조정용 기판(106)에 대한 도포에 필요한 시간이나 조정용 기판(106)을 촬상하는 시간이 불필요하므로, 보정에 걸리는 시간을 단축할 수 있다.

[실시예 5]

촬상 장치인 카메라에 부속되는 렌즈의 피사계 심도에 따라서는, 액적에 초점을 맞추었을 때 기판에 초점이 맞지 않고, 액적과의 경계, 즉 기판 상면의 에지가 선명하게 찍히지 않는 경우가 있다(도 11의 (a)). 즉, 경계선이 희미해져 버려, 화상 인식 시나 체적 산출 시에 오차로 되는 경우가 있다.

이 경우, 보다 정밀한 측정을 행하기 위해 이하의 방법을 실시한다.

먼저, 준비로서 액적 도포 전의 기판을 촬영하고, 기판 상면의 경계선을 화상 인식하여 기억시켜 둔다(도 11의 (b)). 그리고, 기판 상에 액적을 도포하고, 그 액적을 촬상하여 측정할 때, 상기 준비로서 기억한 경계선을 기초로 화상 인식이나 체적 산출을 행한다. 보다 상세하게는, 상기 준비로서 기억한 경계선보다 위의 영역의 상만을 화상 인식하여 체적 산출을 행한다(도 11의 (c)).

이상과 같이 화상 인식 및 체적 산출을 행함으로써, 액적의 토출량의 측정을 보다 정밀하게 행할 수 있다.

여기서, 액적 도포 전의 기판의 촬영 시에는, Z 구동 기구를 동작시켜 초점을 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 액적 도포 전의 기판의 촬영은, 기판이나 카메라 등의 위치가 변함없는 한, 기본적으로 한번만 촬영하면 된다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은, 액체 재료를 토출하는 각종의 장치에 있어서 실시 가능하다.

액체 재료가 토출 장치로부터 떨어지기 전에 기판에 접촉하는 타입의 토출 방식으로서는, 선단에 노즐을 가지는 시린지 내의 액체 재료에 압력 조정된 에어를 원하는 시간만 인가하는 에어식, 플랫 튜빙(flat tubing) 기구 또는 로터리 튜빙(rotary tubing) 기구를 가지는 튜빙식, 선단에 노즐을 가지는 저류 용기의 내면에 밀착하여 슬라이드 이동하는 플런저를 원하는 양만큼 이동시켜 토출하는 플런저식, 스크루의 회전에 의해 액체 재료를 토출하는 스크루식, 원하는 압력이 인가된 액체 재료를 밸브의 개폐에 의해 토출 제어하는 밸브식 등이 예시된다.

또한, 액체 재료가 토출 장치로부터 떨어진 후에 기판에 접촉하는 타입의 토출 방식으로서는, 밸브 시트에 밸브체를 충돌시켜 액체 재료를 노즐 선단으로부터 비상(飛翔) 토출시키는 제트식, 플런저 타입의 플런저를 이동시키고, 이어서, 급격하게 정지시키고, 동일하게 노즐의 선단으로부터 비상 토출시키는 플런저 제트 타입, 연속 분사 방식 또는 온디맨드 방식의 잉크젯 타입 등이 예시된다.

또 본 발명은, 규정한 도포량의 액체 재료를 도포하는 각종의 도포 장치에 있어서 실시 가능하다. 예를 들면, 액정 패널 제조 단계에 있어서의 실링 도포 장치나 액정 적하(滴下) 장치, 프린트 기판에 대한 납땜 페이스트 도포 장치 등이 주어진다.

101: 도포 장치, 102: XYZ 구동 기구, 103: 반송 기구, 104: 제어부, 105: 조정용 스테이지, 106: 조정용 기판, 107: 미러, 108: 촬상 장치, 109: 기판, 110: 촬상 장치의 대물면, 111: 광원, 201: 액적, 301: 토출 장치, 302: 피스톤, 303: 저류 용기, 304: 노즐, 305: 토출 제어부, 306: 토출 신호 라인, 307: 압축 기체 공급 라인, 401: 조정 기구, 601: 회전축, 901: 회전 구동 기구, S: 면적, h: 높이, r: 반경, d: 직경, α: 각도

Claims (15)

1. 노즐로부터 토출된 액체 재료의 양을 측정하고, 토출량을 보정하는 토출량 보정 방법에 있어서,
   피도포면의 근방에 피도포면과 소정 각도를 가지고 미러를 설치하고, 피도포면에 형성한 액적(液滴)을 미러를 통하여 측방으로부터 촬상하고, 촬상한 액적의 화상에 기초하여 액적의 체적을 산출하고, 산출한 체적에 기초하여 토출량을 보정하는, 토출량 보정 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 미러는, 직교하거나 또는 대칭으로 배치된 복수 개의 미러이며, 액적을 수평 방향이 상이한 각도로부터 복수회 촬상하고, 촬상한 복수 액적의 화상에 기초하여 액적의 체적을 산출하는, 토출량 보정 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 피도포면에 형성된 액적 또는 상기 미러를 회동시켜, 상기 액적을 수평 방향이 상이한 각도로부터 복수회 촬상하고, 촬상한 복수 액적의 화상에 기초하여 액적의 체적을 산출하는, 토출량 보정 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 액적의 체적을, 액적 측방의 실루엣의 면적에 기초하여 산출하는, 토출량 보정 방법.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 액적의 체적을, 액적 측방의 실루엣의 높이 및 폭에 기초하여 산출하는, 토출량 보정 방법
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 액적의 평면의 실루엣을 촬상하고, 평면의 실루엣의 진원도(眞圓度)가 허용 범위를 초과하는 경우에는, 피도포면에 액적을 재형성하는, 토출량 보정 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 피도포면에 액적을 형성하기 전의 피도포면을 미러를 통하여 측방으로부터 촬상하고, 촬상한 피도포면의 화상에 기초하여 피도포면의 경계선을 기억하고, 촬상한 상기 액적의 화상에 있어서 경계선보다 위의 영역에 대하여 액적의 체적을 산출하는, 토출량 보정 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 소정 각도는 45도인, 토출량 보정 방법.
9. 액체 재료를 저류하는 저류 용기와, 상기 액체 재료를 토출하는 노즐을 가지는 토출 장치와, 피도포면에 도포된 액적을 촬상하는 촬상 장치와, 상기 피도포면의 근방에 피도포면과 소정 각도를 가지고 설치된 미러와, 제어부를 포함하는 액체 재료의 도포 장치로서,
   상기 촬상 장치 및 상기 미러는, 상기 피도포면에 형성한 액적을 측방으로부터 촬상 가능한 위치에 배치되는, 액체 재료의 도포 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 미러와 대향하여 설치된 광원을 포함하는, 액체 재료의 도포 장치.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 미러는, 직교하거나 또는 대칭으로 배치된 복수 개의 미러이며,
    상기 촬상 장치는, 미러를 통하여 액적을 수평 방향이 상이한 각도로부터 촬상 가능하게 위치하는, 액체 재료의 도포 장치.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피도포면에 형성된 액적을 회동(回動)시키는 스테이지를 포함하는, 액체 재료의 도포 장치.
13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피도포면에 형성된 액적에 대하여 회동하는 미러를 포함하는, 액체 재료의 도포 장치.
14. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 기판을 일방향으로 이동시킬 수 있는 반송(搬送) 기구를 포함하고,
    상기 미러는 반송 기구의 근방에 설치되는, 액체 재료의 도포 장치.
15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정 각도는 45도인, 액체 재료의 도포 장치.

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