涂布方法及涂布装置与流程

本发明涉及涂布方法及涂布装置，特别是涉及将液体状材料涂布于对象物的涂布方法及涂布装置。

背景技术：

若将使用前端直径为数十μm的涂布针来涂布如墨水那样的液体状材料的技术、使用点直径为数μm－数十μm的激光加工图案的技术与微米等级的精密定位技术组合，则能制成精细的图案或准确地对图案的规定位置进行加工，因此，以往，上述技术用来进行平板显示器的修正作业或太阳能电池的划线作业等(例如参照日本专利特开2007-268354号公报(专利文献1)、日本专利特开2009-122259号公报(专利文献2)以及日本专利特开2012-006077号公报(专利文献3))。

特别是使用涂布针的技术，即使是分配器不擅长的高粘度的墨水也能进行涂布，因此，最近也用于形成与平板显示器的图案相比较厚的10μm以上的厚膜。该技术例如能用于形成MEMS(微机电系统：Micro Electro Mechanical Systems)或传感器等半导体设备的电子回路图案或印刷基板配线。此外，通过将来有前景的制造技术即印刷电子技术制造出的图案也归类为厚膜。因此，使用涂布针来涂布液体状材料的技术是能期待扩大今后的用途的加工技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007－268354号公报

专利文献2：日本专利特开2009－122259号公报

专利文献3：日本专利特开2012-006077号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

作为例如在设置于MEMS的机构部的表面形成墨水的厚膜的方法，可考虑使用涂布针反复涂布高粘度的墨水而层积多层墨水层的方法。但是，在该涂布方法中，每次涂布墨水时，都会有冲击从涂布针的前端施加于MEMS的机构部，MEMS的机构部可能会破损。

所以，本发明的主要目的是提供一种不使对象物破损而能较厚地涂布高粘度的液体状材料的涂布方法及涂布装置。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的涂布方法执行多次使液体状材料附着于涂布针的前端部，将涂布针配置在对象物上方的预定位置，使涂布针下降和上升而将液体状材料涂布于对象物，来形成由液体状材料构成的液体状材料层的工序，从而层积多层液体状材料层，其中，随着执行的工序次数增多，使涂布针从预定位置朝向对象物下降的距离减小。

优选在本次工序中使涂布针下降的距离比在前次工序中使涂布针下降的距离小在前次工序中形成的液体状材料层的厚度的量。

优选具有：容器，在该容器的底部开口有孔，并且该容器供液体状材料注入；以及涂布针，该涂布针的前端部具有与孔大致相同的直径，使涂布针下降，并使涂布针的前端部从孔突出而使液体状材料附着于前端部，并且将涂布针配置在预定位置。

此外，本发明的涂布装置具有：涂布单元，该涂布单元使液体状材料附着于涂布针的前端部；定位装置，该定位装置使涂布单元与对象物相对移动，并将涂布针的前端配置在对象物上方的预定位置；第一驱动装置，该第一驱动装置使涂布针下降和上升；以及控制装置，该控制装置控制涂布单元和第一驱动装置，并执行多次将液体状材料涂布于对象物以形成由液体状材料构成的液体状材料层的工序，从而层积多层液体状材料层。该控制装置控制第一驱动装置，随着执行的工序的次数增多，使涂布针从预定位置朝向对象物下降的距离减小。

优选控制装置使在本次工序中涂布针下降的距离比在前次工序中涂布针下降的距离减小在前次工序中形成的液体状材料层的厚度的量。

优选涂布单元包括：容器，在该容器的底部开口有孔，并且该容器供液体状材料注入；涂布针，该涂布针的前端部具有与孔大致相同的直径；以及第二驱动装置，该第二驱动装置使涂布针下降和上升，控制装置控制第二驱动装置使涂布针下降，并使涂布针的前端部从孔突出而使液体状材料附着于前端部。

发明效果

在本发明的涂布方法及涂布装置中，随着执行的涂布工序的次数增多，使涂布针下降的距离减小，因此，能缓和从涂布针的前端经由液体状材料层施加于对象物的冲击。因此，能不使对象物破损而较厚地涂布高粘度的液体状材料。

附图说明

图1是示出在本发明一实施方式的墨水涂布方法中使用的墨水涂布装置的整体结构的图。

图2是示出图1所示的涂布机构部所包括的涂布单元的结构的剖视图。

图3是示出图2所示的容器和涂布针的结构的剖视图。

图4是示出使用图1-图3所示的墨水涂布装置的涂布工序的剖视图。

图5是示出执行多次图4所示的涂布工序而形成厚膜的方法的图。

具体实施方式

图1是示出在本发明一实施方式的墨水涂布方法中使用的墨水涂布装置1的整体结构的图。在图1中，墨水涂布装置1具有：观察光学系统2，该观察光学系统2观察基板的表面；显示器3，该显示器3映出观察到的图像；切割用激光部4，该切割用激光部4经由观察光学系统2将激光照射至基板，以将无用部切割；涂布机构部5，该涂布机构部5使墨水附着于涂布针的前端部，并将墨水涂布于基板的对象区域；基板加热部6，该基板加热部6对涂布于对象区域的墨水进行加热；图像处理部7，该图像处理部7识别对象区域；主控计算机8，该主控计算机8控制装置整体；以及控制用计算机9，该控制用计算机9控制装置机构部的动作。而且，除此之外，墨水涂布装置1设置有：XY平台10，该XY平台10使具有对象区域的基板沿XY方向(水平方向)移动；卡盘部11，该卡盘部11在XY平台10上保持基板；以及Z平台12等，该Z平台12使观察光学系统2、涂布机构部5沿Z方向(垂直方向)移动。

XY平台10用于在通过涂布机构部5将墨水涂布于对象区域时或通过观察光学系统2观察基板的表面时等使基板相对移动至适当的位置。图1所示的XY平台10具有使两个一轴平台在垂直方向上重叠的结构。但是，该XY平台10只要能使基板相对于观察光学系统2或涂布机构部5相对地移动即可，并不限定于图1所示的XY平台10的结构。在基板尺寸较大的情况下，也可使用能分别沿X轴方向与Y轴方向独立移动的龙门架型(日文：ガントリー型)的XY平台。

图2(A)是示出图1所示的涂布机构部5所包括的涂布单元20的结构的剖视图。在图2(A)中，涂布单元20包括：容器21，在该容器21的底部开口有第一孔21a，并且该容器21供墨水22注入；盖23，该盖23开口有第二孔23a，并且该盖23将容器21密封；以及涂布针24，该涂布针24具有与第一孔21a及第二孔23a大致相同的直径。涂布针24的前端部贯通第二孔23a并浸渍于墨水22。

图3是将涂布针24和容器21的部分放大的图，是表示在容器21的底部开口的第一孔21a、在上述盖23开口的第二孔23a以及涂布针24的尺寸关系的图。若将第一孔21a的直径设为Dd，将第二孔23a的直径设为Du，将涂布针24的直径设为D，则Dd和Du比D大，且呈Dd>Du>D的关系。另外，上述关系式在涂布针24为直线类型而非带台阶类型的情况下成立。

此外，若将第一孔21a的直径Dd与涂布针24的直径D之差的一半(单侧间隙)设为Δd，将第二孔23a的直径Du与涂布针24的直径D之差的一半(单侧间隙)设为Δu，则呈Δd>Δu的关系，并且在容器21的底部开口的第一孔21a与涂布针24的间隙设定为比在盖23开口的第二孔23a与涂布针24的间隙大。因此，能利用第二孔23a和涂布针24保持容器21的姿势，而且，即使在涂布针24与第二孔23a的内表面接触的状态下，由于涂布针24不与第一孔21a的内表面接触，因此能抑制因第一孔21a的磨损导致的变形。因此，附着于涂布针24的前端部24a的墨水22的液量不会变化，能实现稳定的涂布。

回到图2，涂布针24的基端部被涂布针固定板25固定支承。涂布针固定板25固定于直动引导构件26的滑动部26b，直动引导构件26的轨道部26a固定于支承台29。直动引导构件26具有将滚动体(球等)夹装在轨道部26a与滑动部26b之间的滚动引导的结构，轨道部26a和滑动部26b构成能以极小的力自如地直线运动的线性引导件。为了提高涂布精度，有时也会施加较轻的预压力。

在直动引导构件26的上下端分别设置有止动件27、28，从而防止滑动部26b从轨道部26a脱离。另外，若在直动引导构件26内置有止动功能，则没有止动件27、28也可以。

在支承台29设置有气缸30，该气缸30的输出轴30a朝向上方。在气缸30的输出轴30a的前端沿水平固定有驱动板31，该驱动板31在前端固接有销31a，并与输出轴30a一体地上下运动。如图2(B)所示，销31a从设置于涂布针固定板25的缺口部25a的下方接近涂布针固定板25，并且该销31a具有通过气缸30的输出轴30a的上下运动而使涂布针固定板25上下移动的功能。

容器21例如由聚丙烯树脂、氟树脂以及聚缩醛树脂等树脂构成，在容器21的侧部设置有突起部21b。磁性体的销32以从突起部21b向上方突出的方式与该突起部21b固接。容器21可由注塑成型制成，在该情况下，销32也可在注塑成型时一体成型。

此外，在固定直动引导构件26的支承台29的下端面固接有磁体33。通过使固接于容器21的销32的上端面吸附于磁体33的下端面，可将容器21以单点悬吊的状态支承于支承台29，并且若使涂布针24贯通在盖23开口的第二孔23a，则由于其间隙Δu较小，因此容器21被保持在规定位置。此外，通过将在容器21的底部开口的第一孔21a与涂布针24的间隙Δd设定为比Δu足够大，能使涂布针24不与第一孔21a接触而上下运动。例如，设定为Δd＝200μm、Δu＝100μm。

若涂布针24插入在容器21的盖23开口的第二孔23a，则容器21的姿势被涂布针24和第二孔23a以一定程度约束，容器21的姿势被确定，从而保持其姿势。

由于在容器21的底部开口的第一孔21a不与涂布针24接触，因此能防止废品的产生，并且能抑制废品进入墨水22中。此外，容器21仅利用磁体33与固接于容器21的销32的吸引力而被单面支承，即使涂布针24与第二孔23a接触，在容器21的固定方法中也具有调心性，因此，对涂布针24的影响较少。销32与磁体33接触的面大致平坦，且它们具有大致3mm左右的直径。另外，设定销32与磁体33的接触面，以使连接第一孔21a的中心与第二孔23a的中心的基准线与涂布针24的中心线大致一致。

图4(A)-(D)是示出使用图1-图3所示的墨水涂布装置1将墨水22涂布于基板35表面的对象区域35a的工序的图。涂布机构部5包括副Z平台34，该副Z平台34使涂布单元20沿Z轴方向(垂直方向、涂布针24的长度方向)下降和上升。副Z平台34具有沿Z轴方向伸缩的驱动轴34a，驱动轴34a的前端部固定于支承台29的上端部。副Z平台34具有Z轴方向的坐标，并且具有使驱动轴34a以期望的速度从任意的第一坐标移动至任意的第二坐标的功能。首先，如图4(A)所示，使用XY平台10和Z平台12使涂布单元20与基板35相对移动，并将涂布针24的前端配置在基板35的对象区域35a的上方。

接下来，如图4(B)所示，使气缸30的输出轴30a向下方(图中为将输出轴30a拉入的方向)移动，从而使与输出轴30a一体移动的驱动板31向下方移动。固接于驱动板31的前端的销31a从下方接近设置于涂布针固定板25的缺口部25a，涂布针固定板25通过驱动板31的下降而沿着直动引导构件26向下方移动。与之配合，涂布针24也向下方移动，使得涂布针24的前端部24a从在容器21的底部开口的第一孔21a突出。在该状态下，涂布针24的前端部24a附着有墨水22而处于能涂布的状态。此时，涂布针24的前端配置在对象区域35a的正上方，涂布针24的前端与对象区域35a的表面的间隔设定为规定距离。也就是说，涂布针24的前端配置在对象区域35a上方的预定位置。

之后，如图4(C)所示，使用副Z平台34使涂布单元20整体以规定速度下降，并使附着有墨水22的涂布针24的前端与基板35的对象区域35a接触。藉此，涂布针前端部24a的墨水22涂布于对象区域35a而形成墨水层22a。

另外，在涂布针24的前端与对象区域35a接触之后，即使继续使涂布单元20下降，滑动部26b也会沿着轨道部26a向上方退避，因此不会在涂布针24的前端施加过大的负荷。因此，在涂布时施加于基板35的荷重为滑动部26b、涂布针固定板25以及涂布针24的合成重量，例如约10g左右的轻荷重。

在使涂布针24的前端与对象区域35a接触一定时间之后，如图4(D)所示，使气缸30的输出轴30a向上方(在图中为使输出轴30a突出的方向)移动而使涂布针24的前端部24a返回浸渍在容器21的墨水22中的状态，并且使副Z平台34的驱动轴34a向上方移动而使涂布单元20整体向上方移动，完成一次涂布动作。

另外，虽然此处通过副Z平台34进行涂布单元20的下降，但也可代之以通过装设有观察光学系统2的Z平台12进行涂布单元20的下降。

在使用上述涂布装置1层积多层墨水层22a而制成厚膜的情况下，若仅仅重复图4(A)-(D)所示的涂布工序，则每次涂布墨水层22a时，会有冲击从涂布针24的前端经由墨水层22a施加于对象区域35a(例如MEMS的机构部)，对象区域35a可能会因该冲击而导致破损。

因此，在本实施方式的墨水涂布方法中，使涂布针24从图4(B)所示的预定位置朝向对象区域35a下降的距离(下降量)d根据执行的涂布工序的次数而减小，可缓和从涂布针24的前端经由墨水层22a施加于对象区域35a的冲击。

在图4(B)中，示出了涂布针24的前端部24a从在容器21的底部开口的第一孔21a突出，墨水22附着于前端部24a，涂布针24的前端配置在对象区域35a的表面上方的预定位置的状态。图5(A)示出了图4(B)中附着有墨水22的涂布针24的前端部24a。此时，副Z平台34的Z轴方向的坐标校正为0。副Z平台34的坐标的正方向设定为使涂布针24下降的方向。

此外，该状态下的涂布针24的前端与对象区域35a的表面之间的距离d0是预先测量的已知的值，存储于主控计算机8。使用观察光学系统2等对涂布针24的前端与基板35的表面的距离进行调节，由涂布针24的前端与基板35的表面大致接触时的副Z平台34的Z轴方向的坐标求出上述距离d0，并存储于主控计算机8。此外，由于涂布针24的长度或基板35的厚度存在偏差，因此可适当修正距离d0。

在第一次的涂布工序中，如图4(C)所示，控制副Z平台34，使附着有墨水22的涂布针24的前端下降第一距离d1的量，并待机一定时间。在该情况下，如图5(B)所示，在涂布针24的前端与对象区域35a的表面之间形成墨水层22a。若将第一层的墨水层22a的膜厚设为α1，则d1＝d0-α1。α1是预先由实验求出的已知的值，存储于主控计算机8。在该涂布工序中，由于涂布针24的前端不与对象区域35a直接碰撞，因此能将从涂布针24的前端经由墨水层22a施加于对象区域35a的冲击抑制在最小限度。

在第二次的涂布工序中，如图4(C)所示，控制副Z平台34，使附着有墨水22的涂布针24的前端下降比第一距离d1小的第二距离d2的量，并待机一定时间。在该情况下，如图5(C)所示，在涂布针24的前端与对象区域35a的表面之间层积两层墨水层22a。若将第二层的墨水层22a的膜厚设为α2，则d2＝d0－α1－α2＝d1－α2。α2是预先由实验求出的已知的值，存储于主控计算机8。在该第二次的涂布工序中，由于使涂布针24的下降量d2比第一次的涂布工序中的下降量d1小第二层的墨水层22a的膜厚α2的量，因此能将从涂布针24的前端经由墨水层22a施加于对象区域35a的冲击抑制在最小限度。

在第三次的涂布工序中，如图4(C)所示，控制副Z平台34，使附着有墨水22的涂布针24的前端下降比第二距离d2小的第三距离d3的量，并待机一定时间。在该情况下，如图5(D)所示，在涂布针24的前端与对象区域35a的表面之间层积三层墨水层22a。若将第三层的墨水层22a的膜厚设为α3，则d3＝d0－α1－α2－α3＝d2－α3。α3是预先由实验求出的已知的值，存储于主控计算机8。在该第三次的涂布工序中，由于使涂布针24的下降量d3比第二次的涂布工序中的下降量d2小第三层的墨水层22a的膜厚α3的量，因此能将从涂布针24的前端经由墨水层22a施加于对象区域35a的冲击抑制在最小限度。

如上所述，在本实施方式中，随着执行的涂布工序的次数增大，使涂布针24的下降量d减小，因此，能缓和在涂布墨水时从涂布针24的前端经由墨水层22a施加于对象区域35a的冲击。因此，能不使基板35的对象区域35a(例如MEMS的机构部)破损而较厚地涂布高粘度的墨水22。

应考虑到此次公开的实施方式是所有点的例示，并不作限制。本发明的范围是由权利要求书来表示的而不是由上述说明来表示的，本发明包括与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。

(符号说明)

1 图案修正装置

2 观察光学系统

3 显示器

4 切割用激光部

5 涂布机构部

6 基板加热部

7 图像处理部

8 主控计算机

9 控制用计算机

10 XY平台

11 卡盘部

12 Z平台

20 涂布单元

21 容器

21a 第一孔

22 墨水

23 盖

23a 第二孔

24 涂布针

24a 前端部

25 涂布针固定板

25a 缺口部

26 直动引导构件

26a 轨道部

26b 滑动部

27、28 止动件

29 支承台

30 气缸

30a 输出轴

31 驱动板

31a、32 销

33 磁体

35 基板

35a 对象区域。