激光转印装置的转印头的制作方法

专利名称：激光转印装置的转印头的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光转印装置的转印头，其适于用作例如在液晶显示器、等 离子体显示器等显示装置中进行电路图案的缺陷修复的激光修补装置等。
背景技术：
以往，在液晶显示器、等离子体显示器等显示装置中，为进行电路图案
的缺陷修复，采用利用激光CVD法的激光修补装置。
利用该激光CVD法的激光修补装置利用激光的化学气相生长法，具体而 言，将激光照射到置于原料气体中的基板，通过促进激光照射面的原料气体 的化学、物理反应，使原料气体的覆膜在基板上的修复部位生长。
但是，针对利用这样现有的激光CVD法的激光修补装置，提出了如下问 题，即，作为修复材料只能使用可气化的材料(W、 Cr、 Mo),而且由于利 用激光照射面的原料气体的化学、物理反应，因此，修复速度慢。
另一方面，作为可解决这样问题的激光修补装置，已知有利用激光转印 法(LMT: Laser Metal Transfer)的激光修补装置(例如参照专利文献l )。
图11 (a) - (d)表示利用该激光转印法的激光修补装置的原理。图中， a是石英玻璃板，b是作为修复材料的导电性金属薄膜，c是基板，d是电路 图案，e是透镜，f是激光束，g是电路图案上的缺陷部位，b，是飞起的金属 薄膜。另外，该例中，将石英玻璃板a和薄膜b合并而成为转印板。
在该激光转印法中，首先，如图11 (a)所示，在具有缺陷部位g的基板 c上，将具有修复材料的薄膜b的石英玻璃板a隔开距离L与物面相对，如图 ll(b)所示，经由透镜e将激光束f聚焦成规定的点形状进行照射。于是， 如图11 (c)所示，被照射激光束f的薄膜部分b，飞起，如图11 (d)所示， 附着于电路图案d上的缺陷部分g上。此时，在设修复部分的线宽为2~5m m时，距离L为1 p —20la程度。
专利文献1:(日本国)特开2000-31013号公报
在使用这样现有的激光转印法的激光修补装置中，作为修复材料的金属覆膜，可选择Al、 Ni、 Ta、 W、 Ti、 Au、 Ag、 Cu、 Cr等这样的各种金属， 而且，由于可通过只照射激光来对转印板进行修复，故具有修复速度快的优 点。
然而，在这种激光修补装置中，为了在成为修补对象物的显示器件等的 表面得到所需要的线宽的转印膜，需要始终将转印对象物表面和转印材料覆 膜的距离维持在微米级(例如1 ~ 20 m m )。
但是，由于在这种修补对象物(显示装置的基板等)的表面存在微米级 的凹凸，因此，在修补对象物上的任何位置将与表面的距离始终维持在微米 级(例如l~20pm),对于利用伺服电机、线性电机等的通常的伺服控制技 术是困难的。
而且，这种修补对象物(显示器件等)容易受电、磁的影响，因此，也 无法采用利用静电及磁的浮起控制方式。

发明内容
本发明就是鉴于这样现有的问题而提出的，其目的在于提供一种激光转 印装置的转印头，在以激光修补装置为代表的这种激光转印装置中，能够将 转印材料薄膜与转印对象物的距离始终维持在微米级(例如1 -20jam)。
对于本发明的其它目的及作用效果，通过参照iJt明书的以下记述，对于 本领域技术人员来说是容易理解的。
上述技术课题可利用具有以下结构的激光转印装置的转印头来解决。
本发明提供一种激光转印装置的转印头，其用于对在具有激光透过性的 板状小片的物面覆盖转印材料薄膜而构成的转印板进行支承，以使得所述转 印板与转印对象物的大致水平的被转印面两者间保持微细的大致一定间隙， 并在使转印材料薄膜与所述转印对象物的大致水平的被转印面面对的状态下 进行支承，
该激光转印装置的转印头具有转印板保持架，其在下面保持所述转印 板，且开设有使所述转印板从上面侧露出的转印窗；转印头机体，其具有所 述转印板保持架收容用的空间并且给予水平方向及垂直方向的位置基准；保
内的转印板保持架相对于所述转印头机体上下能够移动而水平不能移动地进 行支承；以及转印板浮起装置，其通过向所述转印板保持架的下方喷射气体,使所述转印板与所述转印板保持架一起相对于所述被转印面浮起。
其中，所述转印板浮起装置，为向所述转印板保持架的下方喷射气体而
具有多个气体喷射孔，并且，这些气体喷射孔按照围绕所述转印板外周的方
式配置于所述转印板保持架的下面。
其中，作为"气体"，根据修补对象物的性质可采用各种气体。在修补对
象物为不适合电路图案等氧化的材料时，作为气体的种类，可采用惰性气体 (例如氮气等)。
根据这样的结构，用于将转印对象物的被转印面和转印板的距离维持在 微小值的控制不仅是使用了伺服电机、线性电机等的电伺服控制，而且是通 过吹入转印板保持架和被转印面之间的气体进行,因此，即使在使设于转印 板保持架上的转印板和被转印面隔开微细距离相对的状态下使两者相对移动 ,也能够使转印板追随被转印面上的凹凸而适当地上下动作，因此，可将在 转印板的水平移动中触及被转印面上的大的隆起而损害构成被转印面的修补 对象物等的可能性防患于未然。
特别是在这种激光转印装置作为激光修补装置实现时，为修复电路图案 上的缺陷，需要一边使转印板向水平方向按规定间距偏移， 一边对电路图案 上的同一缺陷部位进行多次转印，但此时，当修补对象物表面存在微米级的 凹凸时，则可能与其冲突而损害电路图案。即，在通过电伺服控制来维持距 离并向水平方向移动时，由于精度粗糙及响应速度緩慢，因而使转印板与修
补对象物碰撞的可能性高，而与此相对，如本发明，通过向修补对象物和转
由于即使存在这样的隆起，也能够使转印板追随而上下移动，因此，即使不 使用复杂的伺服控制，也能够将两者间的距离始终维持在最佳值。
此外，在作为激光修补装置实现本发明时，为缩短修补工序的生产节拍 时间，若只进行电控制，则需要一边每次测定与修补对象物的距离， 一边特 别注意地使转印板接近修补对象物，而且每次接近需要较长时间，而与此相 对，如果利用本发明的对合的自浮起控制，则可在大致地利用开环控制使转 印板接近修补对象物的表面后，利用气体进行浮起控制，因此，不需要每次 接近进行距离控制，从而可缩短生产节拍时间。
另外，通过按照围绕转印板的外周的方式在转印板保持架下面设置用于 向转印板保持架下方喷射气体的气体喷射孔，可与在转印板自身设置气体喷射孔的情况相比，使气体难以进入转印板和转印对象物之间，从而在通过激 光束使薄膜从转印板飞起时不易受到气体的影响。
在上述本发明中，在所述转印板保持架下面的气体喷射孔列和转印板外 周缘部之间设有用于使从气体喷射孔列喷射的气体排出到转印板保持架上面 侧的气体排出孔。
根据这样的结构，通过在气体喷射孔列和转印板外周缘部之间设置用于 使从气体喷射孔列喷射的气体排出到转印板保持架上面侧的气体排出孔，从 而使从气体喷射孔喷射的气体由气体排出孔排出，在通过激光束使薄膜从转 印板飞起时更难以受到气体的影响。
其次，在所述发明中，作为通过吹入所述转印板保持架下面和所述转印
所述被转印面浮起的转印板浮起装置，可采用如下结构。
即，作为所述转印板浮起装置的一例，可如下构成，利用用于将来自规 定的气体源的气体向所述转印板保持架的气体入口孔供给的气体供给装置、 和将所述转印板保持架的气体入口孔和所述转印板保持架下面的多个气体喷 出孔连通的保持架内气体通路，将来自所述气体源的气体经由所述保持架内
印对象物的被转印面之间，由此使所述转印板与所述转印板保持架 一起相对 于所述被转印面浮起。
根据这样的结构，由于气体从作为浮起对象的转印板向下面喷出，故可 将设于转印板保持架的转印板和被转印面的距离可靠地维持在规定值。此时 ,作为气体供给装置，可以是将所述气体源和所述转印板保持架的气体入口 孔之间连接的可挠性管，也可以是在所述转印板保持架收容用空间的内周面 的将气体吹入位于所述转印板保持架外周面的气体入口孔的气体喷射喷嘴。
在使用可挠性管时，即使不是过高的压力，也能够将所需要的气体可靠 地自转印板保持架下面吹出。另一方面，若采用气体喷射喷嘴，则不需要使 可挠性管与转印板保持架结合，从而具有转印板保持架的上下动作不受可挠 性管干扰的优点。
另外，作为所述转印板浮起机构，也可以为如下构成，在所述转印头机 体的所述转印板保持架收容用空间的内周缘部下面具有喷射来自气体源的气 体的多个气体喷射孔，由此，通过将从所述转印头机体的所述转印板保持架持架和所述被转印对象物的被转印面之间，使所述转印板与所述转印板保持 架 一起相对于所述被转印面浮起。
根据这样的结构，由于不需要将气体从转印头机体侧向转印板保持架侧 供给，故转印板保持架不受可挠性管的限制，而可自由地上下移动，从而可 保证转印板保持架顺畅的上下移动。
此时，在所述转印头机体的所述转印板保持架收容用空间的内周缘部上 面具有喷射来自气体源的气体的多个气体喷射孔，由此，将来自所述气体源 的气体向从所述转印板保持架外周突出向半径方向外侧的突缘部下面喷射， 由此也可以辅助所述转印板保持架的浮起作用。
根据这样的结构，由于实质的转印板的重量轻量化，故转印板相对于转 印板保持架和被转印面之间的气体变化而灵敏地升降移动，从而可提高转印 板的升降响应性。
而且，通过在所述转印板保持架下面形成沿所述转印板保持架的外周垂 向下方的环状突条，也可以形成如下空间，即，在保持于所述转印板保持架 下面的转印板的外周面和所述环状突条的内周面之间作为气体贮存部起作用 的空间。
根据这样的结构，通过气体贮存部的存在，可将从多个气体喷射孔喷射 的气体更顺畅地吹入转印板保持架和净皮转印面之间。
其次，在所述本发明中，作为将所述转印头机体的转印板保持架收容用
动地支承的保持架支承机构，可采用各种结构。
作为所述保持架支承机构的一例，所述保持架支承机构由板簧构成，所 述板簧以所述转印板保持架收容用空间的内周缘部为固定端，以所述转印板 保持架收容用空间所收容的转印板保持架的外周缘部为自由端，且按照使所 述转印板保持架相对于所述转印头机体能够上下移动的方式在两者间进行支 承。
根据这样的结构，只是横跨转印板保持架和转印头机体的间隙将板簧固 定于两者上，即可实现上下可移动且水平不能移动的功能，因此，组装容易 ，可低成本制造，而且，通过在板簧上适宜形成沖孔，可平衡地配置单臂状 板簧部分，通过均匀地支承转印板保持架的外周，可不变形地使转印板保持架进行升降移动。
作为所述保持架支承机构的另一例，所述保持架支承机构由钢球引导件 构成，所述钢球引导件设于所述转印板保持架收容用空间的内周面和被收容 于所述转印板保持架收容用空间的转印板保持架的外周面之间，且按照使所 述转印板保持架相对于所述转印头机体能够上下移动的方式在两者间进行支 承。
根据这样的结构，由于采用作为球轴承的一种的钢球引导件，故以钢球 的真球度的精度为基准，可实现顺畅的转印板保持架的升降动作，能够更好 地追随转印板和被转印面之间的气体而使转印板保持架根据被转印面上的隆 起进行升降。
作为所述保持架支承机构的另 一 例，所述保持架支承机构由压缩弹簧构 成，所述压缩弹簧设于所述转印板保持架收容用空间的内周面和被收容于所 述转印板保持架收容用空间的转印板保持架的外周面之间，且按照使所述转 印板保持架相对于所述转印头机体能够上下移动的方式将两者间弹性按压支承。
根据这样的结构，由于通过压缩弹簧的扩张压力将转印板保持架自其外 周向中心均匀地按压，故转印板保持架的向水平方向的移动被可靠地限制， 转印板保持架受到转印板和被转印面之间的压力而上下移动。
作为所述保持架支承机构的另 一例，所述保持架支承机构由树脂支座构 成，所述树脂支座设于所述转印板保持架收容用空间的内周面和被收容于所 述转印板保持架收容用空间的转印板保持架的外周面之间，且按照使所述转 印板保持架相对于所述转印头机体能够上下移动的方式将两者间能够滑动地 支承。
根据这样的结构，由于树脂支座的构造较简单且使转印板保持架较圓滑 地上下移动，故可低价地实现较良好的上下移动。
在以上所述的 一连串发明中，作为将所述转印板保持于所述转印板保持 架的手段，可使用粘接剂、真空吸附装置，或者利用联结器机构。
若使用粘接剂，则虽然需要剥离的时间，但具有不需要其他的吸附配管 或联结器的优点。另一方面，若使用真空吸附机构，则容易进行更换时的拆 装。另一方面，若使用联结器机构，则只是更换联结器机构，就可使转印板 从转印板保持架脱离。根据本发明，用于将转印对象物的被转印面和转印板的距离维持在微小 值的控制不仅是使用了伺服电机、线性电机等的电伺服控制，而且通过向转 印板保持架下方喷射的气体进行控制，因此，即使在使转印板和被转印面隔 开微细距离相对的状态下使两者相对移动，也能够使转印板追随被转印面上 的凹凸而适当地上下移动，因此，在转印板的水平移动过程中，能够将触及 被转印面上的大的隆起而损害构成被转印面的修补对象物等的可能性防患于 未然。
特别是在这种激光转印装置作为激光修补装置实现时，为修复电路图案 上的缺陷，需要一边使转印板向水平方向偏移规定间距， 一边对电路图案上 的同一缺陷部位进行多次转印，但此时，若修补对象物的表面存在微米级的 凹凸，则可能与其碰撞而损害电路图案。即，在通过电伺服控制，来维持距 离并向水平方向移动时，由于精度的粗糙及响应速度的緩慢，因而转印板与 修补对象物碰撞的可能性高，与此相对，如本发明，利用向修补对象物和转
，即使这样的隆起存在，转印板也能够追随而上下移动，因此，即使不使用 复杂的伺服控制，也能够将两者间的距离始终维持在最佳值。
此外，在作为激光修补装置实现本发明时，为缩短修补工序的生产节拍 时间，若只进行电控制，则需要每次一边测定与修补对象物的距离， 一边注 意地使转印板接近修补对象物，由此， 一次接近需要较长时间，而与此相对 ，若利用本发明的对合的自浮起控制，则可在大致地利用开环控制使转印板 接近修补对象物表面后，进行气体的浮起控制，因此，不需要每次接近都进 行距离控制，从而可缩短生产节拍时间。
而且，通过围绕转印板的外周在转印板保持架下面设置用于向转印板保 持架下方喷射气体的气体喷射孔，与在转印板自身设置气体喷射孔的情况相 比，使得气体不易进入转印板和转印对象物之间，在通过激光束使薄膜从转 印板飞起时，不易引起转印材料错开目标位置而附着的情况。进而，通过在 气体喷射孔列和转印板外周缘部之间设置用于使从气体喷射孔列喷射的气体 排出向转印板保持架上面侧的气体排出孔，从而能够使从气体喷射孔喷射的 气体自气体排出孔排出，因此，在转印时不易受到气体的影响。另外，由于 也可以不在转印板上设置喷出孔，故能够廉价地供给转印材料。


图1 (a)、 (b)是第一实施方式的结构图2 (a)、 (b)是第二实施方式的结构图3 (a)、 (b)是第三实施方式的结构图4 (a)、 (b)是第四实施方式的结构图5是应用本发明的布线图案修复装置的外观立体图6是转印头的外观立体图7是转印头的分解立体图8是转印头的上下翻转状态的外观立体图9是转印头的平面图(板簧安装状态)；
图IO是转印头的平面图(板簧拆下状态)；
图11 (a) - (d)是作为本发明前提的激光转印法的说明图。
标i己i兌明
1转印头
2 三维定位才几构
3 激光照射光学系统 4激光束
11 转印头才几体 lla 安装部 lib 支承部 lie 空间
12 板簧 12a 开口 12b 冲孔 12c 沖孔 12d 螺丝孔 12e 螺丝孔 12f 气体排出孔 13转印板保持架 13a 转印窗
13b 螺丝孔13C气体排出孔 14 转印板
15a连接器 15b连接器 15c连接器 15d连接器 15e连接器 15f连接器 16a可挠性管 16b可挠性管
21 X方向驱动部
22 Y方向驱动部
23 Z方向驱动部 31光束分离器
32 物镜
33 旋转式编码器 34光束整形机构
35 LED照明器
36 旋转盘
37 电子摄像机
38 Z方向导轨
39 入射口
100 激光转印单元
101 转印板 101a 气体喷射孔
102 转印对象物 102a 被转印面
103 转印板保持架 103a 转印窗 103b 气体入口孔 103c 气体排出孔103d 保持架内气体通路
103e 吸引孑L 103f 内部通路
104 转印头才几体
104a转印板保持架收容用空间
105 气体 106排气
107 板簧 107a观察用窗
108 可挠性管
110 压缩弹簧
111 钢球引导件
112 树脂支座 CI 共用光路
C2 激光照射用光路 C3 拍摄用光路
具体实施例方式
下面，参照附图详细说明本发明的激光转印装置的转印头的优选的一实 施方式。
图l(a)、 (b)表示本发明的激光转印装置的转印头的第一实施方式的结 构图。另外，图1 (a)是平面图，图1 (b)是剖面图。
从这些图可以看出，该激光转印装置的转印头1将转印板101以使其转 印材料薄膜(未图示)与转印对象物102的大致水平的被转印面102a相对的 状态进行支承，并使两者间保持微细的大致一定间隙，其中，所述转印板IOI 是在具有激光透过性的板状小片(例如石英玻璃的板状小片)的物面(图中 下面)覆盖转印材料(例如A1、 Ni、 Ta、 W、 Ti、 Au、 Ag、 Cu、 Cr等)的 薄膜而成。
该转印头1包括转印板保持架103,其在下面保持转印板101，且开设 有使转印板101向上面侧露出的转印窗103a;转印头机体104,其具有转印 板保持架收容用的空间104a，并且提供水平方向及垂直方向的基准位置；保持架支承机构(详细后述)，其对转印头机体104的转印板保持架收容用空间 104a内收容的转印板保持架103相对于转印头机体104上下可移动且水平不 能移动地进行支承；转印板浮起装置，其通过将气体105向转印板保持架103 下方喷射，使转印板101与转印板保持架103 —起相对于被转印面102a浮起； 以及气体排出孔103c，其使气体105向转印板保持架103上部排出。
在该例中，保持架支承机构由板簧107构成，所述板簧107以转印板保 持架收容用空间104a的内周缘部为固定端，以转印板保持架收容用空间104a 收容的转印板保持架103的外周缘部为自由端，并且按照使转印板保持架103 相对于转印头机体104上下可移动的方式对两者间进行支承。在此，在板簧 107上设有观察用窗107a，观察用窗107a可用于转印板101和被转印对象物 102的距离测定、向被转印对象物102上的特定部位进行激光束照射等。由此， 例如在被转印对象物102为基板且基板上的电路图案有剩余部位的情况下， 能够从观察用窗107a向剩余部分照射激光束而将电路图案切断。另外，图中， 虽然作为板簧107表示了横向长的长方形状的板片，但本领域技术人员是容 易理解的，实际上的结构是形成有多个适当的冲孔乃至沖切线，使多个部分 局部地实现作为板簧的作用。
另一方面，转印板浮起装置包括用于将来自规定气体源(未图示)的 气体向转印板保持架103的气体入口孔103b供给的作为气体供给装置起作用 的可挠性管108、以及将转印板保持架103的气体入口孔103b和转印板保持 架103下面的多个气体喷射孔103e连通的保持架内气体通路103d，由此，通 过将来自气体源(未图示)的气体经由保持架内气体通路103d从气体喷射孔 103e向转印板保持架103下方喷射，使转印板101与转印板保持架103 —起 相对于纟皮转印面102a浮起。
此外，作为用于将转印板101保持于转印板保持架103的手段，可使用 粘接剂或真空吸附装置等。其中，真空吸附装置是指如下构成的装置，设置
将设于转印板保持架103下面的多个吸引孔和设于转印板保持架103外周面 的吸引孔连通的保持架内吸引通路，并利用连接于真空源的吸引管从设于转 印板保持架103外周面的吸引孔进行吸引，吸附转印板101。
根据以上的结构，转印板保持架103经由板簧107被支承于转印头机体 104上，向水平方向的移动^f皮限制，并且在垂直方向可自由地移动。因此，当 从多个气体喷射孔103e喷射气体105时，因气体的浮起作用，使转印板101和被转印面102a之间保持微细距离L ( 1 ~2|um)。因此，当通过电开环控制 使转印头1整体接近到例如100jam程度的距离后，只要是从多个气体喷射孔 103e喷射气体105的状态，则即使直接放置，也能够将转印板101和被转印 面102a的距离保持在微细距离L，从而没有转印板101碰撞到被转印面102a 的可能性。
而且，由于在气体喷射孔103e和转印板101的外周缘部之间，设有用于 使从气体喷射孔列喷射的气体105作为排气106向转印板保持架103的上面 侧排出的气体排出孔103c,因此，可防止气体105进入转印板101和被转印 对象物102之间，防止对覆膜转印的影响。
其次，图2 (a)、 (b)表示本发明的转印头1的第二实施方式的结构图。 另外，图中与第一实施方式相同的构成部分使用相同标记，说明省略。
该第二实施方式的特征在于，保持架支承机构采用压缩弹簧110，该压缩 弹簧IIO设于转印板保持架收容用空间104a的内周面和收容于转印板保持架 收容用空间104a的转印板保持架103外周面之间，其按照使转印板保持架103
根据该第二实施方式，具有平面看正方形状的转印板保持架103被收容 于在转印头机体104上形成的正方形状的转印板保持架收容用空间104a内， 且其四边经由压缩弹簧110在六个部位被压接并进行支承。因此，转印板保 持架103在限制了向水平方向移动的状态下，能够向上下方向移动自如。
其次，图3(a)、 (b)表示本发明的转印头的第三实施方式的结构图。另 外，该图中，对于与上述第一及第二实施方式相同的构成部分使用相同的标 记，it明省略。
该第三实施方式的转印头1的特征在于，保持架支承机构由钢球引导件 111构成，该钢球保持架111设于转印板保持架收容用空间104a的内周面和 收容于转印板保持架收容用空间104a的转印板保持架103的外周面之间，其 按照使转印板保持架103相对于转印头机体104上下可动的方式支承两者间。
根据这样的结构，呈平面看正方形状的转印板保持架103被收容于在转 印头机体104上形成的正方形状的转印板保持架收容用空间104a内，且其四 边通过六个钢球引导件111被上下移动自如地支承。
因此，当从转印板101下面喷射气体105时，转印板101与转印板保持 架103 —起被钢球引导件111引导而进行上下移动，将转印板101和被转印面102a之间的距离L维持在微米级(例如1 ~ 20 ja m )程度。
图4(a)、 (b)表示本发明转印头的第四实施方式的结构图。该第四实施 方式的特征在于，作为保持架支承机构采用树脂支座112,该树脂支座112设 于转印板保持架收容用空间104a的内周面和收容于转印板保持架收容用空间 104a的转印板保持架103的外周面之间，其使转印板保持架103相对于转印 头才几体104上下可动。另外，该图中，对于与之前的实施方式相同的构成部 分使用相同标记，说明省略。
根据该第四实施方式，转印板保持架103被收容于转印头机体104的转 印板保持架收容用空间104a内，并且经由树脂支座112上下移动自如地被支 承。因此，通过从转印板101下面喷射气体105，将转印板101和被转印面 102a的距离L保持为微米级。
其次，图5表示应用本发明的布线图案修复装置的主要部分(激光转印 单元100)的更具体的外观立体图。布线图案修复装置(也称作"激光修补装 置")包括用于将成为修复对象的液晶显示器件及等离子体显示器件等使电 路图案面朝上载置的载物台(未图示)；在该载物台上方可在水平面内的任意 XY坐标进行定位的XY定位机构(未图示)；利用该XY定位机构悬吊支承 的激光转印单元100。
激光转印单元100包括利用上述的XY定位机构悬吊支承在载物台之 上的单元机架(未图示)；相对于单元机架安装的三维定位机构2;通过三维 定位机构2定位的转印头1;以及相对于单元机架升降自如地安装的激光照射 光学系统3。
三维定^立机构2包括X方向驱动部21 、支承X方向驱动部21的Y方 向驱动部22、支承Y方向驱动部22的Z方向驱动部23,支承转印板保持架 的转印头1纟皮安装于X方向驱动部21。
激光照射光学系统3包括光束整形机构34,其将从未图示的上部激光 源发射来的激光束4从入射口 37导入，将该光束截面整形，形成与成为修复 对象的电路图案的线宽对应的细长长方形状光束截面；激光照射用光路C2， 其将光束整形机构34整形的激光束垂直向下向光束分离器31引导；拍摄用 光路C3 ，其将由光束分离器31分离的拍摄光沿水平方向向电子摄像机37侧 引导；以及共用光路Cl,其将经由激光照射用光路C2到来的激光束垂直向 下导向物镜32,并且将从物镜32发射的拍摄光垂直向上导向光束分离器31 。另外，35是用于对摄像机的视野进行照明的LED照明器。换言之，激光照射光学系统3构成同轴落射型光学系统，该同轴落射型光学系统具有垂直的激光照射用光路C2、水平的拍摄用光路C3、以及将这些光路结合一体化的垂直的公用光路C1 。从物镜32垂直向下射出的激光束通过物镜32的聚光作用，而在射出光路上的规定距离被聚光，产生聚光点。激光照射进行的薄膜转印处理在该射出光路上的规定距离产生的激光聚光点进行。另一方面，电子摄像机37始终进行对焦，使焦点对焦在位于该激光聚光点的物体上。而且，在电子摄像机37中内置有基于图像信号将是否对焦的状态向外部判断输出的功能。激光照射光学系统3整体通过未图示的滚珠丝杠机构和驱动电机的作用沿Z方向导轨38向能够在垂直方向上下移动任意距离。因此，只要一边使激光照射光学系统3整体上升或下降， 一边监视电子 摄像机37的焦点判断输出，则能够知道聚光点是否与激光照射对象物一致。 另外，如果测定距某基准高度的降下距离，并监视电子摄像机37的焦点判断 输出，则基于到对焦时的降下距离测定值，可知道从基准高度到该激光照射 对象物的降下距离。如后述，该实施方式中，通过利用上述的激光照射光学 系统3的作用，实现转印板的高度方向的定位控制。另外，图5中，36是在圆周上支承多个物镜的旋转盘，33是用于进行旋 转盘32的旋转角控制的旋转式编码器，由此可进行物镜的自动更换。图6表示转印头的外观立体图，图7表示转印头的分解立体图，图8表 示上下翻转状态的外观立体图，图9表示转印头的平面图(板簧安装状态)， 图IO表示转印头的平面图(板簧拆下状态)。从这些图可以看出，转印头1以转印头机体11为主体构成。该转印头机 体11具有用于相对X方向驱动部21进行安装的安装部lla、和用于支承 转印板保持架13的支承部llb。在支承部llb的中央形成空间llc，在该空间llc内收容保持架13。为将 保持架13支承于空间llc内，在该例中，使用板簧12。板簧12具有大致正 方形状，其中央形成开口 12a，并且在开口 12a的外周形成有沖孔12b、 12c、 螺丝孔12d、 12e、及气体排出孔12f。利用这些沖孔12b、 12c赋予局部的弹 性，对于本领域技术人员来说是容易理解的。板簧12和保持架13的结合通过板簧12侧的螺丝孔12e和保持架13侧 的螺丝孔13b进行。另外，板簧12和支承部lib的结合通过板簧12侧的螺 丝孔12d和支承部llb侧的螺丝孔12d进行。由此，保持架13在空间lie内被限制向水平方向移动，且向上下方向的 移动在板簧12的弹性范围内。在保持架13的外周面上的两个部位设有气体入口孔(未图示)，且在其 下面与转印板上的气体喷射孔匹配而环状地排列配置有多个气体出口孔。在这些入口孔和出口孔之间形成有圓环状的内部通路。另外，在保持架13上设 有从上面贯通到下面的气体排出孔13c，在板簧12和保持架13结合时，板簧 的气体排出孔12f和保持架的气体排出孔13c重合。另外，连接器15e、 15f 被固定于保持架13侧的气体入口。在设于支承部lib的空间llc的内周面固定有两个连接器15c、 15d，在 支承部lib的外周面固定有两个连接器15a、 15b。在此，连接器15a和连接 器15c连通，连接器15b和连接器15d连通。连接器15e和连接器15c经由 可挠性管16a连接，连接器15f和连接器15d同样经由可挠性管16b连接。由 于在连接器15a和连接器15b上分别形成有管连接用插口，因此，通过在此 插入可挠性管，可将气体从支承部11b向保持架3内部供给。在保持架13的中央部开设转印窗13a，使保持于下面侧的转印板14从该 转印窗13a露出。在该例中，转印板14通过粘接剂被固定于保持架13下面。 当从连接器15a、 15b供给气体时，该供给来的气体从保持架13背面侧的喷 射孔(未图示)向转印对象物喷射。由此，转印板14与保持架13—起浮起。在利用以上结构的布线图案修复装置进行修复作业时，首先使未图示的 XY定位机构动作，将激光转印单元100中包含的物镜32定位在修补部位正 上方。该定位并用如下控制，即，基于修补部位的XY坐标和物镜32的光轴 的XY坐标的开环定位控制；以及测定对电子摄像机37的图像进行图像处理 而得到的修补部位的位置和电子摄像机视野内的基准点距离并同时进行的伺 服回路的定位控制。当物镜32的光轴被定位在^奮补部位正上方，其次，4吏三维定位机构2动 作，使转印头1从遮挡物镜32光轴的重合位置退避到不遮挡该光轴的退避位 置后，使激光照射光学系统3整体下降，监视电子摄像机37的焦点判断输出， 根据对焦时的降下距离，取得从规定基准高度到修补对象物上面的距离(A)。其次，使三维定位机构再次动作，使转印头1从不遮挡物镜32光轴的退 避位置恢复到遮挡物镜32光轴的重合位置后，与之前相同，使激光照射光学 系统3整体下降，监视电子摄像机37的焦点判断输出，根据到对焦时的降下 距离，取得从规定基准高度到修补对象物上面的距离(B)。其次，根据距离(A)和距离(B)算出转印板和修补对象物的距离(X) {(A) - (B))后，以从修补对象物表面到转印板101的高度(Hl:约5mm 左右)为第一目标高度，通过开环控制使转印头机体104降下至此的降下距 离(X-H1)。通过开环控制使转印头机体104降下了降下距离(X-Hl)后， 接着，以从修补对象物表面到转印板101的高度(H2:约100 jum左右)为 第二目标高度，通过开环控制使转印头机体104降下至此的降下距离(X-Hl - H2)。此时，第二目标高度(H2)被设定在气体喷射的自身浮起作用开始动作 的高度范围内，故在转印头机体104降下到第二目标高度(H2)的中途，转 印板保持架103相对于转印头机体104自身浮起。因此，即使用于向第一及 第二目标高度接近的开环控制多少有误差、或因修补对象物侧的理由而使表 面高度变化，在转印头1降下的过程中，也能够可靠地避免转印板101碰撞 到修补对象物而损害表面等的可能性，通过由气体喷射的自身浮起作用来适 宜设定气体压力乃至流量，能够将转印板101和修补对象物的距离维持在最 佳范围(例如1 ~20|am)。之后，当通过驱动未图示的激光源来照射激光束时，与照射点(例如生 产线上)对应的转印材料的薄膜被转印到修补对象部位，若有需要，则维持 其接近距离并同时使转印头1向^见定间距的水平方向位移，重复多次以上的 照射。于是，在修复对象部位层叠多层转印材料薄膜，得到所需要的层叠厚度。 在向该水平方向位移过程中，由于进行氮气等气体的喷射，因此，具有转印部位的间隙保持作用，可将转印板不小心碰撞到修复对象物而对其造成损害 的事态防患于未然。这样，4艮据本发明的转印头1,通过喷射气体，可将转印板IOI和转印对 象物的距离维持在规定的微细距离，因此，对于通过Z方向驱动部23的电控 制而言，只要使转印板与转印对象物某程度接近地大致控制即可，而且之后 气体喷射的面对的浮起作用，可使转印板安全地接近转印对象物，因此，即使在作为修复对象的显示装置等上存在多个缺陷部位的情况下，也能够依次 高速地移动到这些部位，从而可高速地重复进行转印头1降下的处理，从而 具有可大幅缩短这种作业的生产节拍时间的优点。根据本发明具有如下优点，在以激光修补装置为代表的这种激光转印装 置中，可将转印材料的薄膜和转印对象物的距离始终维持在微米级(例如1 ~20Mm)。
权利要求
1. 一种激光转印装置的转印头，其用于对在具有激光透过性的板状小片的物面覆盖转印材料薄膜而构成的转印板进行支承，以使得所述转印板与转印对象物的大致水平的被转印面两者间保持微细的大致一定间隙，并在使转印材料薄膜与所述转印对象物的大致水平的被转印面面对的状态下进行支承，其特征在于，具有转印板保持架，其在下面保持所述转印板，且开设有使所述转印板从上面侧露出的转印窗；转印头机体，其具有所述转印板保持架收容用的空间并且给予水平方向及垂直方向的位置基准；保持架支承机构，其将被收容在所述转印头机体的转印板保持架收容用的空间内的转印板保持架相对于所述转印头机体上下能够移动而水平不能移动地进行支承；以及转印板浮起装置，其通过向所述转印板保持架的下方喷射气体，使所述转印板与所述转印板保持架一起相对于所述被转印面浮起，所述转印板浮起装置，为向所述转印板保持架的下方喷射气体而具有多个气体喷射孔，并且，这些气体喷射孔按照围绕所述转印板外周的方式配置于所述转印板保持架的下面。
2、 如权利要求1所述的激光转印装置的转印头，其特征在于， 在所述转印板保持架下面的气体喷射孔列和转印板外周缘部之间设有用于使从气体喷射孔列喷射的气体排出到转印板保持架上面侧的气体排出 孔。
3、 如权利要求1或2所述的激光转印装置的转印头，其特征在于， 所述保持架支承机构由板簧构成，所述板簧以所述转印板保持架收容用空间的内周缘部为固定端，以所述转印板保持架收容用空间所收容的转印板 保持架的外周缘部为自由端，且按照使所述转印板保持架相对于所述转印头 机体能够上下移动的方式在两者间进行支承。
4、 如权利要求1或2所述的激光转印装置的转印头，其特征在于，所述保持架支承机构由钢球引导件构成，所述钢球引导件设于所述转印 板保持架收容用空间的内周面和被收容于所述转印板保持架收容用空间的转印板保持架的外周面之间，且按照使所述转印板保持架相对于所述转印头 机体能够上下移动的方式在两者间进行支承。
5、 如权利要求1或2所述的激光转印装置的转印头，其特征在于， 所述保持架支承机构由压缩弹簧构成，所述压缩弹簧设于所述转印板保持架收容用空间的内周面和被收容于所述转印板保持架收容用空间的转印 板保持架的外周面之间，且按照使所述转印板保持架相对于所述转印头机体 能够上下移动的方式将两者间弹性按压支承。
6、 如权利要求1或2所述的激光转印装置的转印头，其特征在于，所述保持架支承机构由树脂支座构成，所述树脂支座设于所述转印板保 持架收容用空间的内周面和被收容于所述转印板保持架收容用空间的转印 板保持架的外周面之间，且按照使所述转印板保持架相对于所述转印头机体 能够上下移动的方式将两者间能够滑动地支承。
全文摘要
本发明涉及激光转印装置的转印头，其在以激光修补装置为代表的这种激光转印装置中，可将转印材料的薄膜与转印对象物的距离始终维持在微米级。该转印头具有保持架，其在下面保持所述转印板，且开设有使转印板从上面侧露出的转印窗；转印头机体，其具有转印板保持架收容用的空间并且给予水平方向及垂直方向的位置基准；保持架支承机构，其将被收容在转印头机体的转印板保持架收容用的空间内的转印板保持架相对于转印头机体上下能够移动而水平不能移动地进行支承；以及转印板浮起装置，其通过向所述转印板保持架下方喷射气体，使所述转印板与所述转印板保持架一起相对于所述被转印面浮起，其中，围绕转印板外周而在转印板保持架的下面配置有气体喷射孔。
文档编号G09F9/00GK101285944SQ20081009119
公开日2008年10月15日 申请日期2008年4月9日 优先权日2007年4月10日
发明者池泽利明 申请人:欧姆龙株式会社