TW201927420A - 微量液體塗佈方法及微量液體分配器 - Google Patents

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福田憲太郎
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Abstract

[課題]提供一種就算是在非等時間間隔下的微量液體之塗布動作中也能夠以良好精確度來塗布微量液體之微量液體分配器。
[解決手段]在微量液體分配器(1)處，係進行從噴嘴前端口(4a)來使奈升尺度~微微升尺度之微量液體流出並塗布在塗布面(3a)上之塗布動作。當塗布動作為涵蓋較設定時間間隔(ta)更長之時間間隔而並未被進行的情況時，係使噴嘴前端口(4a)之塗布液之前端液面(30)，以包含有在等時間間隔塗布之情況時的正要進行塗布之前之液面高度(H2)之位置之大的振幅來震動(第1、第2液面震動動作：ST12、ST13)。將接下來所進行之塗布動作，在液面高度回到了液面高度(H2)處的時間點(等待時間(T1)之經過後：ST15)來進行。係能夠以良好精確度來進行與等時間間隔塗布同樣的微量之塗布液之塗布動作。

Description

微量液體塗布方法及微量液體分配器
本發明，係有關於使用例如0.5mm以下之微小口徑的噴嘴來對於半導體基板之表面等的塗布面進行奈升尺度乃至於微微升尺度之微量之液體的塗布動作之微量液體塗布方法以及微量液體分配器。
作為在塗布面、例如在半導體基板之表面上將液體以點狀或線狀來作塗布的機構，係周知有空壓式之液體分配器。在液體分配器中，係使用幫浦等之加壓元件來對於液體進行加壓並使液體從特定口徑之噴嘴流出而塗布在塗布面上。本發明者等，在專利文獻1中，係提案有使用例如500μm以下之微小口徑的噴嘴而能夠將奈升尺度乃至於微微升尺度之微量之液滴以低價的構成來作良好精確度之塗布的微量液體分配器。
在以微量或微細寬幅來將塗布液作塗布的液體分配器中，當從待機狀態起而開始塗布時，或者是當反覆進行塗布動作時，若是塗布動作之時間間隔有所改變，則塗布狀態、塗布量等係會變動，而會有無法得到相同之塗布結果的情形。作為其原因，可以推測到下述的理由：亦即是，隨著時間之經過，噴嘴前端係乾燥，塗布液之流動性係降低(黏性增加)，被形成於噴嘴前端口處之塗布液之液面係被拉入至噴嘴內(液面高度係改變)。
為了避免起因於噴嘴前端之塗布液之乾燥等所導致的噴嘴堵塞、塗布不良等，於先前技術中，當塗布之待機時間為長的情況時，係將噴嘴移動之特定之位置處，並進行被稱為無謂擊發等之無關於實際之塗布動作的塗布液之吐出動作。此種動作，係會使噴嘴之無謂的移動增加，並使塗布液之無謂的消耗增加。又，進行無謂擊發之場所，一般而言係從塗布位置而遠離，而會需要在用以從進行了無謂擊發之位置來回到塗布位置的噴嘴之移動中耗費時間。在進行乾燥性為高之液劑等而進行塗布的情況時，在直到噴嘴回到塗布位置處為止的期間中，噴嘴前端之液劑之乾燥係會進展。因此，係會有就算是進行了無謂擊發也仍然無法進行所期望之塗布的情況。
於此，在專利文獻2所揭示之塗布膜形成裝置中，於待機中係將噴嘴之前端的液面上拉至噴嘴內，而防止噴嘴前端之塗布液的乾燥。又，在塗布前，係將被上拉至噴嘴內之塗布液之液面下拉至噴嘴前端側處，以防止在待機後之最初的塗布時從噴嘴所吐出之塗布液之量有所不足而導致發生塗布不均的情形。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5802347號公報
[專利文獻2]日本特開2000-223402號公報
[發明所欲解決的課題]
在專利文獻2中所記載之方法，係有著並不需要將噴嘴移動至其他場所並進行塗布液之無謂擊發的優點。但是，其係僅為對於噴嘴前端之液面的位置作靜態控制而防止乾燥等。若是塗布動作並未被進行之期間變長，則上拉至噴嘴內之塗布液的液面部分係會乾燥，黏性係變高。若是僅靜態性地使噴嘴前端之液面作上下移動，則在放置後之最初的塗布動作中，會發生塗布液之塗布不良，又，係會有無法消除塗布量有所不足並產生塗布不均等之問題的情形。特別是，與在一般性的印刷中所使用之噴墨印表機用之墨水等相異，在半導體製造領域中作為塗布液而被使用的接著劑等，由於其黏性係為高，並且塗布量亦為微量，因此係容易發生塗布不良。
本發明，係有鑑於此種問題點，而以提供一種就算是在非等時間間隔下而塗布微量之液體之點塗布動作、以微細寬幅來塗布液體之線塗布動作中，也能夠並不發生塗布不均地而塗布液體之微量液體塗布方法以及微量液體分配器一事，作為目的。
特別是，本發明之目的，係在於提供一種當使用微小口徑之噴嘴而以點直徑或線寬幅會成為500μm程度以下、例如成為50μ以下的方式來塗布液體的情況時，就算是在非等時間間隔下之液體之塗布動作中，也能夠與在等時間間隔下之液體之塗布動作之情況相同的而以會成為特定之點直徑的方式來以良好精確度塗布液體之微量液體塗布方法以及微量液體分配器。

[用以解決課題之手段]
為了解決上述課題，在本發明之微量液體塗布方法中，係從對於塗布面而以特定之第1間隙來相對峙的噴嘴之噴嘴前端口，來使液體流出並進行對於前述塗布面作塗布之塗布動作。當此塗布動作係涵蓋較設定時間間隔而更長之時間間隔地而並未被進行的情況時，係1次地或者是涵蓋複數次地來進行使被形成於噴嘴前端口處之前端液面相對於噴嘴前端口而在噴嘴中心軸線之方向上以特定之振幅來作一次往返的液面震動動作。
在塗布動作中，係對於被填充於噴嘴內之液體施加脈衝狀之第1壓力，而從噴嘴前端口來使微微升尺度~奈升尺度之微量之液體流出，並與塗布面作接觸。將第1壓力解除，來將液體從噴嘴前端口而上拉至噴嘴內，並在塗布面上將微量之液體以塗布狀態來殘留。
於此，在此塗布動作係身為以預先所設定的第1時間間隔來反覆進行之等時間間隔塗布的情況時，係將身為緊接於施加第1壓力之前的從噴嘴前端面起之前端液面之最大高度位置的液面高度，設為第1液面高度。
在本發明之液面震動動作中，係相對於塗布面，而使噴嘴前端口以與第1間隙相同或者是更廣之第2間隙來相對峙，並在此狀態下，對於噴嘴內之液體，施加與第1壓力相同或者是相異之脈衝狀之第2壓力，而使前端液面以包含第1液面高度之位置的振幅來震動。藉由反覆進行液面震動動作，在前端液面處所產生的液體之乾燥皮膜係被破壞，被破壞了的乾燥皮膜或者是增黏狀態之液體，係溶解或混合於噴嘴內部的液體中。其結果，係能夠將形成噴嘴前端口之前端液面的液體之性狀設為良好的狀態。
特別是，若是將第2壓力設為較第1壓力而更大之值、或者是作長時間的施加，則係能夠以經過有在塗布動作中之第1液面高度之位置的振幅，來使前端液面作大幅度的位移。在一般性的噴墨頭等處之為了防止噴嘴堵塞所進行的並不使墨水液滴吐出之空擊發動作中，係構成為以不會吐出墨水液滴的方式來以較實際之印刷時而更小之振幅來使噴墨機構震動。在本發明中，係以較塗布時而更大之振幅來使前端液面震動。使噴嘴前端口之塗布液與噴嘴內之塗布液積極性地作混合，就算是身為黏度為高之塗布液，也能夠將噴嘴前端口之塗布液之性狀設為適於進行塗布的狀態。
又，在本發明中，在接續於最後之液面震動動作之後所進行的塗布動作、亦即是在涵蓋長時間間隔地而並未進行塗布動作之後的最初之塗布動作中，係設為在使藉由最後之液面震動動作而震動的前端液面回到了於通常之等時間間隔塗布的情況時之第1液面高度處的時間點處，施加第1壓力。例如，若是對於在從施加了第2壓力之時間點起直到前端液面回到第1液面高度處為止的時間間隔事先作測定，則係能夠事先得知施加用以進行塗布動作之第1壓力的時間點。其結果，係能夠將長時間間隔後之塗布動作以與等時間間隔塗布之情況相同的狀態來進行。故而，就算是在此種非等時間間隔塗布中，也能夠以良好精確度來進行微量之液滴之塗布動作。
於此，係只要將液面震動動作設為至少進行2次即可。在第1次的第1液面震動動作中，係作為第2壓力，而以相較於在塗布動作中之前端液面之震動而振幅會變大的方式(使前端液面作大幅度位移的方式)，來施加具備有特定之脈衝高度以及脈衝寬幅的第1脈衝壓力。藉由此，係成為使較在等時間間隔塗布的情況時所流出之液體之量而更多量的液體被從噴嘴前端口而推出的狀態。於此情況，係以不會使從噴嘴前端口而被推出的狀態之液體與塗布面相接的方式，來預先使噴嘴前端口以較第1間隙而更廣之第2間隙來與塗布面相對峙。如此這般，藉由使前端液面作大幅度位移，係能夠確實地破壞在前端液面處所產生的塗布液之乾燥皮膜，又，係能夠將被破壞了的乾燥皮膜之部分拉入至噴嘴內。
又，在第2次的第2液面震動動作中，係作為第2壓力，而以相較於在塗布動作中之震動而振幅會變大並且相較於在第1液面震動動作中之震動而振幅會變小的方式，來施加具備有特定之脈衝高度以及脈衝寬幅的第2脈衝壓力。藉由此，被第1液面震動動作所破壞並被拉入至噴嘴內的乾燥皮膜等之有所劣化的塗布液之部分，係溶解或混合於噴嘴內之正常的塗布液中。其結果，係能夠使前端液面之部分的塗布液之黏性等之性狀回復至適於進行塗布動作之狀態。
在本發明中，為了如同上述一般地對於前端液面之震動以良好精確度來微細地作控制，係以如同下述一般地來構成對於噴嘴之液體供給系為理想。亦即是，係將從液體供給部而對於噴嘴供給液體之液體通路，由上游側通路部分、中間通路部分以及下游側通路部分來形成，並將中間通路部分，設為能夠以使其之內容積作增減的方式來進行膨脹收縮之通路部分。以當在將液體從液體通路起而一直填充至噴嘴前端口處為止的液體填充狀態下，於以使中間通路部分之內容積減少的方式來使該中間通路部分作了變形的情況時，從中間通路部分所被推出至下游側通路部分處之液體量會成為奈升尺度~微微升尺度之微小量的方式，來將該液體量和被推回至上游側通路部分處之液體量之間的比例，設定為1：100~1：500。
而，在塗布動作中，於液體填充狀態下，使中間通路部分以會使其之內容積減少的方式來變形，藉由從中間通路部分而被推出至下游側通路部分處的微小量之液體，來作用第1壓力，並從噴嘴前端口而使微量液體流出。解除中間通路部分之變形而使該中間通路部分之內容積恢復為原本之容積，並從下游側通路部分而將微小量之液體吸回至該中間通路部分內，藉由此來解除第1壓力，並從上游側通路部分而將液體吸入至中間通路部分內。
又，在液面震動動作中，係於液體填充狀態下，使中間通路部分以會使其之內容積減少的方式來變形。藉由從中間通路部分而被推出至下游側通路部分處的微小量之液體，來作用第2壓力，並從噴嘴前端口來使微小量之液體膨出而將前端液面推出。之後，解除中間通路部分之變形而使該中間通路部分之內容積恢復為原本之容積，並從下游側通路部分而將微小量之液體吸回至該中間通路部分內，藉由此來解除第2壓力而將前端液面拉入，並從上游側通路部分而將液體吸入至中間通路部分內。
本發明之微量液體塗布方法，係能夠達成在先前技術中所不可能達成的「從500μm以下、例如100μm以下之微細口徑的噴嘴而將奈升尺度~微微升尺度之微量液體以良好精確度來流出或滴下，並在塗布面上以適當之狀態來將微量之液體塗布為點狀或微細之線狀」之構成。又，就算是在作為液體而使用了黏度為1Pa・s~100Pa・s之高黏度液材的情況時，也能夠將奈升尺度~微微升尺度之微量的液體以良好精確度來對於塗布面作塗布。
以下，參考圖面，針對適用有本發明之方法的微量液體分配器之實施形態作說明。
圖1，係為實施形態的微量液體分配器之全體構成圖。微量液體分配器1，係具備有工件台2、和對於設置在被載置於此工件台2處的工件3之表面上的塗布面3a塗布微量之液體的噴嘴4。工件台2，例如係能夠藉由3軸機構5來在水平之平面上以及垂直方向上移動。係亦可將工件台2固定，並使噴嘴4之側在3軸方向上移動。
噴嘴4，在本例中，係為垂直地延伸之細長圓筒狀的噴嘴，在此噴嘴4處，係被連接有內徑為較該噴嘴4之內徑而更大的液體通路6。液體通路6，係與注射器7作連接，在注射器7中係儲存有液體。對於注射器7而從幫浦8供給壓縮空氣，被儲存於該處之液體係被供給至液體通路6處。藉由注射器7和幫浦8，來構成液體供給部。在注射器7中，例如係儲存有黏性液體9。
液體通路6，係由與注射器7之下端之吐出口7a相連接的上游側通路部分6A、和中間通路部分10、以及與噴嘴4相連接的下游側通路部分6B，而形成之。噴嘴4，係為由金屬等之剛體所成之圓筒狀之物，下游側通路部分6B，係亦同樣為由金屬等之剛體所成之圓筒狀之物，而為並不會依存於在內部流動之黏性液體之壓力變動而使內容積改變者。上游側通路部分6A，係藉由可撓折之可撓管所形成。
中間通路部分10，係成為容量可變通路部分。中間通路部分10，係具備有圓筒通路11，此圓筒通路11之兩端，係藉由剛體之端板11a、11b所形成，但是，其之圓筒狀胴體部11c，係由可在半徑方向上作彈性變形之彈性膜所形成。圓筒狀胴體部11c之內徑，係較上游側通路部分6A、下游側通路部分6B之內徑而更大。
在將圓筒通路11之圓筒狀胴體部11c以同心狀來作包圍的狀態下，來形成身為圓環狀剖面之密閉外周空間的壓力室12。壓力室12，係與加壓機構13作連接，而能夠藉由加壓機構13來提高壓力室12之內壓。若是壓力室12被加壓，則圓筒通路11之圓筒狀胴體部11c係在半徑方向上朝向內側收縮，圓筒通路11之內容積係減少。若是由加壓機構13所致之加壓被解除，則圓筒狀胴體部11c係能夠彈性恢復為原本之圓筒形狀，並使內容積恢復至原本的狀態。如此這般，藉由壓力室12和加壓機構13，而構成用以使圓筒通路11之內容積作增減的通路變形機構。
作為通路變形機構，係亦可代替加壓機構13，而使用將壓力室12設為減壓狀態之減壓機構。於此情況，係在設為減壓狀態而使圓筒通路11之內容積作了增加的狀態下，將黏性液體9導入至圓筒通路11中，並藉由解除減壓狀態，而能夠使圓筒通路11之內容積減少並將內部之黏性液體9推出。又，係亦可代替加壓機構13，而使用加壓、減壓機構。於此情況，係在設為減壓狀態而使圓筒通路11之內容積作了增加的狀態下，將黏性液體9導入至圓筒通路11中，並切換為加壓狀態，而能夠使圓筒通路11之內容積減少並將黏性液體9推出。係能夠增加由圓筒通路11之內容積之增減所致的黏性液體9之推出量。
於此，噴嘴4、下游側通路部分6B以及中間通路部分10，係成為可成為一體並移動的微動單元20。微動單元20，係為在圖1中被以一點鍊線所包圍之部分。微動單元20，係能夠藉由構成單元微動機構之直動機構21(在圖1中以想像線作標示)來在沿著噴嘴4之中心軸線4b之方向上作直線往返移動。若是微動單元20移動，則其之噴嘴前端口4a與被載置在工件台2上之塗布對象之工件3的塗布面3a之間之間隙係作增減。
又，在噴嘴4之上方，係被配置有觀察光學系單元22。觀察光學系單元22，係能夠藉由CCD攝像機來對於噴嘴前端口4a以及工件3之塗布面3a的部分作觀察。又，在觀察光學系單元22處，係被組裝有雷射位移計等之計測機構，而能夠對於噴嘴前端口4a和與其相對峙之工件表面之塗布面3a之間的間隙作測定。
上述之液體供給用之幫浦8、加壓機構13、3軸機構5、直動機構21、觀察光學系單元22等的各部分，係藉由控制部14而使驅動被作控制。由控制部14所致之控制動作，係基於從操作、顯示部15之操作部而來的操作輸入而被進行，各部之動作狀態、由觀察光學系單元22所致之觀察畫像等，係能夠顯示在操作、顯示部15之顯示部處。
在如此這般所構成之微量液體分配器1中，噴嘴4係身為微小口徑之噴嘴，並為其之噴嘴前端口4a之內徑為500μm以下、例如為100μm的細長圓筒狀噴嘴。由於噴嘴4係為微小口徑之噴嘴，因此，相較於中間通路部分10之上游側的液體通路阻抗，下游側的液體通路阻抗係為極大。
在本例中，係以當在將黏性液體9一直填充至液體通路6以及噴嘴4之噴嘴前端口4a處為止的液體填充狀態下，於使中間通路部分10以使其之內容積減少的方式來作了收縮的情況時，從該中間通路部分10所被推出至下游側通路部分6B處之液體量會成為奈升尺度~微微升尺度之微小量的方式，來將該液體量和被推回至上游側通路部分6A處之液體量之間的比例，設定為1：100~1：500之範圍內之值。換言之，係以會成為此種比例的方式，來相較於中間通路部分10之上游側的液體通路阻抗而將下游側的液體通路阻抗設定為會成為極大。
圖2(a)以及圖2(b)，係為對於中間通路部分10的動作作展示之說明圖，圖3，係為對於微量液體分配器1之動作作展示的概略流程圖。若是參考此些之圖來作說明，則首先，係進行將成為對象之工件3載置於工件台2上，並使噴嘴前端口4a從正上方起而以一定之間隙來與工件3之微量液體之滴下位置相對峙等的初期設定動作(圖3之步驟ST1)。
在此動作中，藉由控制部14，3軸機構5係被驅動，噴嘴前端口4a係被定位於工件表面之塗布面3a的液體塗布開始位置處。之後，藉由控制部14，直動機構21係被作驅動控制，並使微動單元20在上下方向作微小移動，而進行噴嘴前端口4a與塗布面3a之間之間隙的微調整。在塗布動作中，間隙係被設定為第1間隙。在間隙微調整中，由於係只要使微動單元20進行上下微動即可，因此係能夠以良好精確度來迅速地進行間隙調整。
之後，係驅動幫浦8而對於壓縮空氣之供給作控制，並從注射器7來經由液體通路6而形成使液體一直被填充至噴嘴4內之噴嘴前端口4a處的液體填充狀態(圖3之步驟ST2)。
在對於塗布面3a之微量之液體的塗布動作中，係停止由幫浦8所致的對於注射器7之壓縮空氣之供給，而停止液體供給動作，並驅動加壓機構13，而將壓力室12之內壓以脈衝狀來一直提升至預先所設定的壓力。藉由此，容量可變通路部分10係從外側而被加壓，其之圓筒狀胴體部11c係收縮。其結果，如同圖2(a)中所示一般，中間通路部分10之內容積係減少(圖3之步驟ST3)。
若是中間通路部分10收縮，則被保持於其之內部的液體，係從下游端開口10b以及上游端開口10a之各者而被推出，並朝向下游側以及上游側而分流。被朝向下游側推出的黏性液體9之分流量，係因應於包含下游側通路部分6B以及噴嘴4之下游側的液體通路阻抗、和上游側通路部分6A之側的液體通路阻抗，此兩者之比，而被制定。
由於下游側之液體通路阻抗係大幅度地增大，因此在下游側處係被推出有微小量之液體。藉由以被推出至下游側處之微量液體所形成的脈衝狀之第1壓力，下游側通路部分6B之內壓係暫時性地提高，藉由此，係從噴嘴4之噴嘴前端口4a而流出特定量之微量的液體，並與塗布面3a作接觸。
之後，將由加壓機構13所致之加壓解除，並使壓力室12例如一直恢復至大氣壓狀態(圖3之步驟ST4)。其結果，如同圖2(b)中所示一般，中間通路部分10之圓筒狀胴體部11c係朝向半徑方向之外側膨脹並恢復為原本的圓筒形狀。藉由此，在中間通路部分10處，係從上游側通路部分6A以及下游側通路部分6B之雙方而吸引並流入有液體。
液體之流入量，亦係與上游側以及下游側之液體通路阻抗之比相對應。故而，從噴嘴4之側的下游側通路部分6B係僅會有極少量之液體被拉回至上游側處。藉由此，在噴嘴4內所作用的第1壓力係被解除，在噴嘴前端口4a處，係以不會使液體之彎月面被破壞的程度而被作上拉。亦即是，塗布液係從噴嘴前端口4a而被朝向噴嘴內作上拉，在塗布面3a上係殘留有微小量之液滴9a。從液滴9a而分離並被形成的液體之前端液面(彎月面)，係回到噴嘴前端口4a之側處。
於此，在微量之液體的塗布動作中，噴嘴前端口4a與塗布面3a之間之第1間隙，係以會成為微小間隙的方式而被作調整。因此，在黏性為高之液體的滴下動作中，係會有從噴嘴前端口4a而流出並與塗布面3a作了接觸的微量之液滴並未被從噴嘴前端口4a而切離並且成為被架橋於噴嘴前端口4a與塗布面3a之間之狀態的情形。
在此種黏性為高之液體之塗布動作中，例如，在進行預備塗布動作並藉由觀察光學系單元22而確認到此種狀態的情況時，在正式塗布動作中，係在微量之液滴之塗布時，於適當的時機處藉由直動機構21來使微動單元20作微小移動，並進行噴嘴4之上拉動作。藉由此，係能夠良好地進行液滴切離，而能夠在塗布面3a上將微量之液滴以良好的精確度來以適當的狀態作塗布。之後，例如，係以必要之次數來藉由等時間間隔而進行微量之液體之塗布動作、亦即是進行等時間間隔塗布。之後，係將塗布動作結束(圖3之步驟ST3、4、5)。
(等時間間隔塗布和非等時間間隔塗布)
圖4，係為對於在1次的塗布動作後之被形成於噴嘴前端口4a處之液體之前端液面之過渡性變化作展示之說明圖。在噴嘴前端口4a處，係被形成有凸球面狀或凹球面狀之前端液面30。將在前端液面30處之從噴嘴前端口4a起直到噴嘴中心軸線之方向的最大高度之位置為止的距離，稱作液面高度。圖4(a1)，係對於緊接於塗布動作之後的前端液面30之液面高度H1作展示。從此狀態起，伴隨著時間的經過，前端液面30之液面高度，係如同在圖4(a2)~圖4(a4)中所示一般，依序以朝向噴嘴內之方向而後退。亦即是，液面高度，係依照液面高度H2~H4之順序而逐漸變低。若是時間更進而經過，則如同圖4(a5)、圖4(a6)中所示一般，起因於乾燥等，前端液面30係被拉入至噴嘴內並成為彎曲狀，而成為負的液面高度H5、H6之狀態。
如同圖5(a)中所示一般，針對進行在塗布面3a上之各點b1~b10處以微小直徑之點狀來塗布液滴之點塗布動作的情況作考慮。於此情況，例如，如同在圖5(b)中對於其中一例有所展示一般，針對從控制部14來對於加壓機構13供給塗布用之驅動脈衝訊號S1的情況作說明。在點b1~b5處，係以塗布間隔t1而進行有等時間間隔塗布。相對於此，為了從點b5而移動至點b6處，此些之間之塗布間隔係成為t2而變長。移動後之點b6~b10為止之塗布動作，係再度成為塗布間隔t1之等時間間隔塗布。
於此種塗布動作的情況，由等時間間隔塗布所致之點b2~b5、b7~b10之塗布狀態係成為均勻。在此些之塗布動作中，當以塗布間隔t1而反覆進行塗布時，於正要進行塗布之前的噴嘴前端口4a之前端液面30之液面高度係成為相同的狀態。亦即是，在身為正要施加第1壓力之前的時間點之驅動脈衝訊號S1之各脈衝之上揚時間點處的前端液面30之液面高度，在各點之塗布時係為一定，例如，係成為圖4(a2)中所示之液面高度H2(第1液面高度)。故而，係能夠以良好精確度來使定量之液體流出，並將特定直徑之液體點塗布在塗布面3a上。
相對於此，起因於前端液面30之液面高度之過渡性的變化，點b1之塗布，係被開始前之長的待機時間或者是在初期設定時之噴嘴前端之液體填充狀態所影響，並例如在圖4(a6)中所示一般，會有後退到被拉入至噴嘴內之負的液面高度之位置處的情形。當液面高度後退至負側之位置處的情況時，或者是與此一同地而更受到有由乾燥所致之增黏等之影響的情況時，於點b1之塗布動作中，相較於等時間間隔塗布之情況，從噴嘴前端口4a所流出之液體之流出量係大幅度地變少。又，點b6之塗布，係受到為了進行移動所需要之長的塗布間隔t2之影響，而使前端液面30之液面高度成為較圖4(a2)之情況而更被上拉至噴嘴內的位置、例如成為圖4(a5)中所示之液面高度H5之狀態，塗布量係相較於等時間間隔塗布的情況而容易變少。
(液面震動動作之控制例，其之1)
為了消除此種問題，控制部14，係具備有在初期設定後之最初之塗布動作之前、以及當塗布動作係涵蓋較設定時間間隔而更長之時間間隔地而並未被進行的情況時，1次地或者是涵蓋複數次地來進行使被形成於噴嘴前端口4a處之前端液面30相對於噴嘴前端口4a而在噴嘴內外方向上以特定之振幅來作一次往返的液面震動動作(預備脈衝驅動)之控制功能。
例如，控制部14，在進行如同圖5(a)中所示一般之點b1~b10之點塗布動作的情況時，例如，係對於加壓機構13供給圖5(c)中所示之驅動脈衝訊號S2，而對於塗布動作作控制。於此情況，在塗布開始前，係進行複數次之預備脈衝驅動，例如進行3次的預備脈衝驅動。又，在用以進行從點b5而至點b6之移動的塗布間隔t2之間，亦同樣的進行複數次之預備脈衝驅動，例如進行3次的預備脈衝驅動。
在身為最初之塗布動作的點b1之塗布前，藉由進行預備脈衝驅動，係能夠使前端液面30之液面高度例如以圖4(a1)~(a6)之順序來變化。在點b1之點塗布動作中，係能夠在液面高度為與等時間間隔塗布之情況相同的圖4(a2)之液面高度H2之位置處而賦予驅動脈衝，並使其進行塗布動作。藉由此，係能夠將與等時間間隔塗布的情況時相同之液量對於塗布面3a作塗布。在點b6之點塗布動作中，亦係能夠藉由在同樣的時機處賦予驅動脈衝，而以相同之塗布量來對於塗布面3a進行塗布。
另外，當在等時間間隔塗布中之塗布間隔t1為較設定時間間隔而更長的情況時，係亦可於各塗布動作之間進行預備脈衝驅動。藉由此，來將塗布時之液面高度控制於圖4(a2)所示之液面高度H2之狀態，而能夠以作為目標之塗布量來將液體正確地作塗布。
(液面震動動作之控制例，其之2)
圖6，係為對於由控制部14所致之液面震動動作的其他例作展示之說明圖，(a)係為對於前端液面30之液面高度的歷時變化之例作展示之說明圖，(b)係為對於塗布用之驅動脈衝訊號S3之例作展示之波形圖，(c)係為對於預備驅動(液面震動動作)之插入處理的動作流程作展示之概略流程圖。圖示之例，係為在賦予塗布用之驅動脈衝p並進行了點塗布動作之後，於超過設定時間間隔ta之塗布間隔t3處而進行接下來的點塗布動作之情況。
若是塗布動作之後的經過時間為超過設定時間間隔ta，則控制部14係進行液面震動動作。在本例之液面震動動作中，係對於微動單元20進行驅動控制，並對於塗布面3a，而使噴嘴前端口4a以較第1間隙而更廣之第2間隙來相對峙(圖6(c)之步驟ST11)。於此狀態下，進行「對於被填充在噴嘴4內之液體，施加與第1壓力相異之脈衝狀之第2壓力，而使前端液面30以包含第1液面高度H2(圖4(a2))之位置之大的振幅來震動」之液面震動動作。
例如，係將液面震動動作至少進行2次。在第1次的第1液面震動動作(圖6(c)之步驟ST12)中，係以相較於在等時間間隔塗布(塗布間隔t1)中之前端液面30之震動而振幅會變大的方式，來施加具備有特定之脈衝高度以及脈衝寬幅的第1脈衝p1。藉由此，前端液面30係以大的振幅而作1次的震動。在第2次的第2液面震動動作(圖6(c)之步驟ST13)中，係以雖然相較於在等時間間隔塗布(塗布間隔t1)中之震動而振幅會變大但是相較於在第1液面震動動作中之震動而振幅會變小的方式，來施加具備有特定之脈衝高度以及脈衝寬幅的第2脈衝p2。
例如，列舉出進行所使用的噴嘴4之內徑之5倍以下之直徑之點塗布的例子，來進行說明。當將在以等時間間隔塗布來進行塗布的情況時之1次的塗布量設為1的情況時，係將在第1次之第1液面震動動作中的從噴嘴前端口4a所被推出之液體量，設定為1以上10以下之範圍內。將在第2次之第2液面震動動作中所被推出之液體量，設定為較第1次之液體量而更少的1以上2以下之範圍內。
最初之第1液面震動動作，係基於將在前端液面30處所產生的乾燥皮膜破壞的目的而進行。將前端液面30之位移增大(將振幅增大)的調整，係將所施加之第1脈衝p1之值增大而將作用於噴嘴4內之第2壓力增大。或者是，係將第1脈衝p1之寬幅增廣而將作用於噴嘴4內之第2壓力之作用時間增長。當然，係亦可將該些之雙方增大。
接下來的第2液面震動動作，係藉由使破壞後的乾燥皮膜震動，來使破壞了的乾燥皮膜溶解或混合於噴嘴4內之塗布液內。藉由此，係能夠使前端液面30之部分的液體之黏性等之性狀回復至適於進行塗布之狀態。係只要基於液體之黏性、乾燥特性等，來將第2液面震動動作進行1次或者是複數次即可。在第1、第2液面震動動作中，係能夠將較在緊接於進行塗布動作之前而存在於噴嘴前端處的液體量而更多之量的液體從噴嘴前端而推出。
與第2液面震動動作並行地，對於微動單元20進行驅動控制，並對於塗布面3a，而使噴嘴前端口4a從第2間隙來恢復至塗布用之第1間隙(圖6(c)之步驟ST14)。在所導出的液體之前端液面30如同上述一般地而回到等時間間隔塗布之正要進行塗布前之液面高度位置(圖4(a2))處的時機處，進行下一個塗布動作。亦即是，係以在接續於第2液面震動動作之後所被進行的塗布動作中之驅動脈衝p之施加時間點處液面高度會如同圖4(a2)中所示一般地回到與等時間間隔塗布的情況時相同之高度位置處的方式，來事先測定出從最後之第2液面震動動作之第2脈衝p2的下挫時間點起直到塗布動作之驅動脈衝p之上揚為止的等待時間T1，並預先作設定。在經過了等待時間T1之後，移行至下一個的塗布動作(圖6(c)之步驟ST15)。
如同上述一般，在本例中，係於塗布動作之前至少進行2次的液面震動動作。與此一同地，以在塗布動作中之驅動脈衝p之施加時間點處液面高度會如同圖4(a2)中所示一般地回到與等時間間隔塗布的情況時相同之高度位置處的方式，來設定從最後之液面震動動作起直到塗布動作為止的等待時間T1。藉由此，就算是在非等時間間隔塗布的情況時，亦能夠以良好精確度來將微量之液滴對於塗布面作塗布。
另外，在線塗布動作的情況時，亦同樣的，藉由進行必要次數之液面震動動作，並使在其之後的塗布動作中之緊接於進行塗布之前的液面高度相互一致，係同樣的能夠以良好精確度來在塗布面3a上描繪微細之線畫。
若依據本發明者等之實驗，則係確認到，就算是作為噴嘴4，而使用其之噴嘴前端口4a為25μm~100μm者，並且將50Pa・s~100Pa・s之高黏度液體進行非等時間間隔塗布，亦能夠以數十微微升~數奈升的微量，來以良好精確度而進行塗布。
另外，中間通路部分10之收縮量、收縮速度等，係能夠基於下述之參數來適當地作設定。
從噴嘴前端口4a所一次吐出或滴下之液體量
噴嘴前端口4a之內徑尺寸
液體之黏度
上游側通路部分6A之側的液體通路阻抗、和包含下游側通路部分6B以及噴嘴4之下游側之液體通路阻抗，此兩者之比
由於使用之噴嘴、使用之液體、1次的液體滴下量等，係預先被作設定，因此，係只要因應於此些來藉由控制部14而進行各部之驅動控制即可。係亦能夠對於上游側通路部分6A與下游側通路部分6B之液體通路阻抗之比作可變控制。例如，係在上游側通路部分6A處安裝流量調整閥，並將此設為可藉由控制部14來進行控制。藉由在對於工件3之微量液體之滴下動作之前，先進行流量調整，係能夠對於上游側通路部分6A之液體通路阻抗和包含下游側通路部分6B以及噴嘴4之下游側之液體通路阻抗之比作調整。
又，施加於噴嘴處之第1、第2壓力、在進行等時間間隔塗布的情況時之塗布間隔t1、預備驅動脈衝之脈衝寬幅、高度、等待時間T1等，係亦可藉由在基於上述之各參數而對於中間通路部分之收縮量、收縮速度等作了設定的狀態下來實際進行測定，而以能夠得到作為目標之塗布狀態的方式來分別作設定。
本發明之方法以及分配器，係可使用在各種液材的塗布中。例如，係可使用下述一般之液材。
金屬糊(Ag、Cu、焊錫等)
樹脂液材(矽酮接著劑、UV硬化樹脂、光阻、UV硬化接著劑、其他之各種樹脂液劑)
混入有填料之液材(填料：螢光粒子、氧化矽粒子、燒結玻璃、氧化鈦、各種奈米微粒子等)
又，作為本發明之適用技術領域，係存在有下述一般之領域。
對於光學零件製造之適用(遮光材塗布、光圈形成、對於透鏡面之各種液材塗布)
對於電子零件之極微小量的接著劑滴下(LED、水晶震盪元件、MEMS、功率元件等)
FPD、攝像感測器之玻璃貼合
由Ag奈米糊所致之配線(對於ITO之輔助配線、對於微小區域之配線形成等)
1‧‧‧微量液體分配器
2‧‧‧工件台
3‧‧‧工件
3a‧‧‧塗布面
4‧‧‧噴嘴
4a‧‧‧噴嘴前端口
4b‧‧‧中心軸線
5‧‧‧軸機構
6‧‧‧液體通路
6A‧‧‧上游側通路部分
6B‧‧‧下游側通路部分
7‧‧‧注射器
7a‧‧‧吐出口
8‧‧‧幫浦
9‧‧‧黏性液體
9a‧‧‧液滴
10‧‧‧中間通路部分
10a‧‧‧上游端開口
10b‧‧‧下游端開口
11‧‧‧圓筒通路
11a、11b‧‧‧端板
11c‧‧‧圓筒狀胴體部
12‧‧‧壓力室
13‧‧‧加壓機構
14‧‧‧控制部
15‧‧‧操作、顯示部
20‧‧‧微動單元
21‧‧‧直動機構
22‧‧‧觀察光學系單元
30‧‧‧前端液面
b1~b10‧‧‧點
p‧‧‧驅動脈衝
p1‧‧‧第1脈衝
p2‧‧‧第2脈衝
S1‧‧‧驅動脈衝訊號
S2‧‧‧驅動脈衝訊號
S3‧‧‧驅動脈衝訊號
t1‧‧‧塗布間隔
T1‧‧‧等待時間
t2‧‧‧塗布間隔
t3‧‧‧塗布間隔
ta‧‧‧設定時間間隔
[圖1]係為適用有本發明的微量液體分配器之全體構成圖。
[圖2](a)以及(b)係為對於微量液體分配器之中間通路部分的動作作展示之說明圖。
[圖3]係為對於微量液體分配器之塗布動作作展示的概略流程圖。
[圖4]係為對於在1次的塗布動作後之前端液面之過渡性變化作展示之說明圖。
[圖5](a)係為對於點塗布之其中一例作展示之說明圖，(b)係為對於並不進行液面震動之情況的驅動脈衝訊號作展示之波形圖，(c)係為對於進行液面震動之情況的驅動脈衝訊號作展示之波形圖。
[圖6]係為對於液面震動動作的其他例作展示之說明圖，(a)係為對於前端液面之液面高度的歷時變化之例作展示之說明圖，(b)係為對於塗布用之驅動脈衝訊號之例作展示之波形圖，(c)係為對於動作流程作展示之概略流程圖。

Claims (8)

  1. 一種微量液體塗布方法，其特徵為： 係從對於塗布面而以特定之第1間隙來相對峙的噴嘴之噴嘴前端口，來使奈升尺度~微微升尺度之微量液體流出並進行對於前述塗布面作塗布之塗布動作； 當前述塗布動作涵蓋較設定時間間隔而更長之時間間隔地而並未被進行的情況時，1次地或者是涵蓋複數次地來進行使被形成於前述噴嘴前端口處之液體之前端液面相對於前述噴嘴前端口而在噴嘴內外方向上以特定之振幅來作一次往返的液面震動動作； 在前述塗布動作中，對於前述噴嘴內之前述液體施加脈衝狀之第1壓力，而從前述噴嘴前端口來使特定量之微量液體流出並與前述塗布面作接觸，並藉由前述第1壓力之解除，來將前述液體從前述噴嘴前端口而上拉至前述噴嘴內，並形成在前述塗布面上被塗布有微量液體之狀態； 在以預先所設定的第1時間間隔來反覆進行前述塗布動作的情況時，若是將緊接於施加前述第1壓力之前的前述前端液面之位置設為第1液面高度，則在前述液面震動動作中，係相對於前述塗布面，而使前述噴嘴前端口以與前述第1間隙相同或者是更廣之第2間隙來相對峙，並在此狀態下，對於前述噴嘴內之前述液體，施加與前述第1壓力相同或者是相異之脈衝狀之第2壓力，而使前述前端液面以包含前述第1液面高度之位置的振幅來震動； 在接續於最後之前述液面震動動作之後所進行的前述塗布動作中，係在藉由該液面震動動作而震動的前述前端液面回到了前述第1液面高度處的時間點處，施加前述第1壓力。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之微量液體塗布方法，其中， 係將前述液面震動動作至少進行2次， 在第1次的第1液面震動動作中，係作為前述第2壓力，而以相較於在前述塗布動作中之前述前端液面之震動而振幅會變大的方式，來施加具備有特定之脈衝高度以及脈衝寬幅的第1脈衝壓力， 在第2次的第2液面震動動作中，係作為前述第2壓力，而以相較於在前述塗布動作中之前述震動而振幅會變大並且相較於在前述第1液面震動動作中之前述震動而振幅會變小的方式，來施加具備有特定之脈衝高度以及脈衝寬幅的第2脈衝壓力。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之微量液體塗布方法，其中， 係將從液體供給部而對於前述噴嘴供給液體之液體通路，由上游側通路部分、中間通路部分以及下游側通路部分來形成，並將前述中間通路部分，設為能夠以使其之內容積作增減的方式來進行膨脹收縮之通路部分， 以當在將前述液體從前述液體通路起而一直填充至前述噴嘴之前述噴嘴前端口處為止的液體填充狀態下，於以使前述中間通路部分之內容積減少的方式來使該中間通路部分作了變形的情況時，從該中間通路部分所被推出至前述下游側通路部分處之液體量會成為奈升尺度~微微升尺度之微小量的方式，來將該液體量和被推回至前述上游側通路部分處之液體量之間的比例，設定為1：100~1：500， 在前述塗布動作中， 於前述液體填充狀態下，使前述中間通路部分以會使其之內容積減少的方式來變形， 藉由從前述中間通路部分而被推出至前述下游側通路部分處的微小量之液體，來作用前述第1壓力，並從前述噴嘴前端口而使前述微量液體流出， 解除前述中間通路部分之變形而使該中間通路部分之內容積恢復為原本之容積，並從前述下游側通路部分而將微小量之液體吸回至該中間通路部分內，藉由此來解除前述第1壓力，並從前述上游側通路部分而將液體吸入至前述中間通路部分內， 在前述液面震動動作中， 於前述液體填充狀態下，使前述中間通路部分以會使其之內容積減少的方式來變形， 藉由從前述中間通路部分而被推出至前述下游側通路部分處的微小量之液體，來作用前述第2壓力，並形成從前述噴嘴前端口而將前述前端液面作了推出的狀態， 解除前述中間通路部分之變形而使該中間通路部分之內容積恢復為原本之容積，並從前述下游側通路部分而將微小量之液體吸回至該中間通路部分內，藉由此來解除前述第2壓力而將前述前端液面拉入，並從前述上游側通路部分而將液體吸入至前述中間通路部分內。
  4. 如申請專利範圍第1項、第2項或第3項所記載之微量液體塗布方法，其中， 作為前述噴嘴，係使用前述噴嘴前端口之內徑尺寸為500μm以下之微小徑噴嘴。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中之任一項所記載之微量液體塗布方法，其中， 作為前述液體，係使用黏度為1Pa・s~100Pa・s之高黏度液材。
  6. 一種微量液體分配器，係為從筒狀的噴嘴之前端口，來使奈升尺度~微微升尺度之微量的液體流出並對於塗布面進行塗布之微量液體分配器，其特徵為，係具備有： 液體通路，係具備有上游側通路部分、能夠以使內容積作增減的方式來進行膨脹收縮之中間通路部分、以及下游側通路部分；和 液體供給部，係經由前述液體通路而對於前述噴嘴供給液體；和 通路變形機構，係以使前述中間通路部分之內容積作增減的方式，來使該中間通路部分變形；和 單元微動機構，係將前述噴嘴和被形成有前述中間通路部分之構件以及被形成有在前述液體通路處之從前述噴嘴起而至前述中間通路部分為止之間的下游側通路部分之構件，作為一體之單元而使其在前述噴嘴之中心軸線之方向上移動；和 控制部，係進行從對於前述塗布面而以特定之第1間隙來相對峙的噴嘴之噴嘴前端口，來使微量的液體流出並對於前述塗布面作塗布之塗布動作、以及當前述塗布動作涵蓋較設定時間間隔而更長之時間間隔地而並未被進行的情況時，1次地或者是涵蓋複數次地來進行使被形成於前述噴嘴前端口處之前述液體之前端液面相對於前述噴嘴前端口而在噴嘴內外方向上以特定之振幅來作一次往返的液面震動動作， 以當在將前述液體從前述液體通路起而一直填充至前述噴嘴前端口處為止的液體填充狀態下，以使前述中間通路部分之內容積減少的方式來使該中間通路部分作了變形的情況時，從該中間通路部分所被推出至前述下游側通路部分處之液體量會成為奈升尺度~微微升尺度之微小量的方式，該液體量和被推回至前述上游側通路部分處之液體量之間的比例，係被設定為1：100~1：500， 前述控制部， 在前述塗布動作中，係對於前述噴嘴內之前述液體施加脈衝狀之第1壓力，而從前述噴嘴前端口來使特定量之微量液體流出並與前述塗布面作接觸，並藉由前述第1壓力之解除，來將前述液體從前述噴嘴前端口而上拉至前述噴嘴內，並形成在前述塗布面上被塗布有微量液體之狀態； 在以預先所設定的第1時間間隔來反覆進行前述塗布動作的情況時，若是將緊接於施加前述第1壓力之前的前述前端液面之位置設為第1液面高度，則在前述液面震動動作中，係相對於前述塗布面，而使前述噴嘴前端口以與前述第1間隙相同或者是相異之第2間隙來相對峙，並在此狀態下，對於前述噴嘴內之前述液體，施加與前述第1壓力相同或者是相異之脈衝狀之第2壓力，而使前述前端液面以包含前述第1液面高度之位置的振幅來震動； 在接續於最後之前述液面震動動作之後所進行的前述塗布動作中，係在藉由該液面震動動作而震動的前述前端液面回到了前述第1液面高度處的時間點處，施加前述第1壓力。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之微量液體分配器，其中， 前述控制部，係將前述液面震動動作至少進行2次， 在第1次的第1液面震動動作中，係作為前述第2壓力，而以相較於在前述塗布動作中之前述前端液面之震動而振幅會變大的方式，來施加具備有特定之脈衝高度以及脈衝寬幅的第1脈衝壓力， 在第2次的第2液面震動動作中，係作為前述第2壓力，而以相較於在前述塗布動作中之前述震動而振幅會變大並且相較於在前述第1液面震動動作中之前述震動而振幅會變小的方式，來施加具備有特定之脈衝高度以及脈衝寬幅的第2脈衝壓力。
  8. 如申請專利範圍第6項或第7項所記載之微量液體分配器，其中， 前述噴嘴，係身為前述噴嘴前端口之內徑尺寸為500μm以下之微小徑噴嘴。
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