本發(fā)明涉及涂布方法及涂布裝置，特別是涉及將液體狀材料涂布于對象物的涂布方法及涂布裝置。

背景技術：

若將使用前端直徑為數(shù)十μm的涂布針來涂布如墨水那樣的液體狀材料的技術、使用點直徑為數(shù)μm－數(shù)十μm的激光加工圖案的技術與微米等級的精密定位技術組合，則能制成精細的圖案或準確地對圖案的規(guī)定位置進行加工，因此，以往，上述技術用來進行平板顯示器的修正作業(yè)或太陽能電池的劃線作業(yè)等(例如參照日本專利特開2007-268354號公報(專利文獻1)、日本專利特開2009-122259號公報(專利文獻2)以及日本專利特開2012-006077號公報(專利文獻3))。

特別是使用涂布針的技術，即使是分配器不擅長的高粘度的墨水也能進行涂布，因此，最近也用于形成與平板顯示器的圖案相比較厚的10μm以上的厚膜。該技術例如能用于形成MEMS(微機電系統(tǒng)：Micro Electro Mechanical Systems)或傳感器等半導體設備的電子回路圖案或印刷基板配線。此外，通過將來有前景的制造技術即印刷電子技術制造出的圖案也歸類為厚膜。因此，使用涂布針來涂布液體狀材料的技術是能期待擴大今后的用途的加工技術。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2007－268354號公報

專利文獻2：日本專利特開2009－122259號公報

專利文獻3：日本專利特開2012-006077號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術問題

作為例如在設置于MEMS的機構部的表面形成墨水的厚膜的方法，可考慮使用涂布針反復涂布高粘度的墨水而層積多層墨水層的方法。但是，在該涂布方法中，每次涂布墨水時，都會有沖擊從涂布針的前端施加于MEMS的機構部，MEMS的機構部可能會破損。

所以，本發(fā)明的主要目的是提供一種不使對象物破損而能較厚地涂布高粘度的液體狀材料的涂布方法及涂布裝置。

解決技術問題所采用的技術方案

本發(fā)明的涂布方法執(zhí)行多次使液體狀材料附著于涂布針的前端部，將涂布針配置在對象物上方的預定位置，使涂布針下降和上升而將液體狀材料涂布于對象物，來形成由液體狀材料構成的液體狀材料層的工序，從而層積多層液體狀材料層，其中，隨著執(zhí)行的工序次數(shù)增多，使涂布針從預定位置朝向對象物下降的距離減小。

優(yōu)選在本次工序中使涂布針下降的距離比在前次工序中使涂布針下降的距離小在前次工序中形成的液體狀材料層的厚度的量。

優(yōu)選具有：容器，在該容器的底部開口有孔，并且該容器供液體狀材料注入；以及涂布針，該涂布針的前端部具有與孔大致相同的直徑，使涂布針下降，并使涂布針的前端部從孔突出而使液體狀材料附著于前端部，并且將涂布針配置在預定位置。

此外，本發(fā)明的涂布裝置具有：涂布單元，該涂布單元使液體狀材料附著于涂布針的前端部；定位裝置，該定位裝置使涂布單元與對象物相對移動，并將涂布針的前端配置在對象物上方的預定位置；第一驅動裝置，該第一驅動裝置使涂布針下降和上升；以及控制裝置，該控制裝置控制涂布單元和第一驅動裝置，并執(zhí)行多次將液體狀材料涂布于對象物以形成由液體狀材料構成的液體狀材料層的工序，從而層積多層液體狀材料層。該控制裝置控制第一驅動裝置，隨著執(zhí)行的工序的次數(shù)增多，使涂布針從預定位置朝向對象物下降的距離減小。

優(yōu)選控制裝置使在本次工序中涂布針下降的距離比在前次工序中涂布針下降的距離減小在前次工序中形成的液體狀材料層的厚度的量。

優(yōu)選涂布單元包括：容器，在該容器的底部開口有孔，并且該容器供液體狀材料注入；涂布針，該涂布針的前端部具有與孔大致相同的直徑；以及第二驅動裝置，該第二驅動裝置使涂布針下降和上升，控制裝置控制第二驅動裝置使涂布針下降，并使涂布針的前端部從孔突出而使液體狀材料附著于前端部。

發(fā)明效果

在本發(fā)明的涂布方法及涂布裝置中，隨著執(zhí)行的涂布工序的次數(shù)增多，使涂布針下降的距離減小，因此，能緩和從涂布針的前端經(jīng)由液體狀材料層施加于對象物的沖擊。因此，能不使對象物破損而較厚地涂布高粘度的液體狀材料。

附圖說明

圖1是示出在本發(fā)明一實施方式的墨水涂布方法中使用的墨水涂布裝置的整體結構的圖。

圖2是示出圖1所示的涂布機構部所包括的涂布單元的結構的剖視圖。

圖3是示出圖2所示的容器和涂布針的結構的剖視圖。

圖4是示出使用圖1-圖3所示的墨水涂布裝置的涂布工序的剖視圖。

圖5是示出執(zhí)行多次圖4所示的涂布工序而形成厚膜的方法的圖。

具體實施方式

圖1是示出在本發(fā)明一實施方式的墨水涂布方法中使用的墨水涂布裝置1的整體結構的圖。在圖1中，墨水涂布裝置1具有：觀察光學系統(tǒng)2，該觀察光學系統(tǒng)2觀察基板的表面；顯示器3，該顯示器3映出觀察到的圖像；切割用激光部4，該切割用激光部4經(jīng)由觀察光學系統(tǒng)2將激光照射至基板，以將無用部切割；涂布機構部5，該涂布機構部5使墨水附著于涂布針的前端部，并將墨水涂布于基板的對象區(qū)域；基板加熱部6，該基板加熱部6對涂布于對象區(qū)域的墨水進行加熱；圖像處理部7，該圖像處理部7識別對象區(qū)域；主控計算機8，該主控計算機8控制裝置整體；以及控制用計算機9，該控制用計算機9控制裝置機構部的動作。而且，除此之外，墨水涂布裝置1設置有：XY平臺10，該XY平臺10使具有對象區(qū)域的基板沿XY方向(水平方向)移動；卡盤部11，該卡盤部11在XY平臺10上保持基板；以及Z平臺12等，該Z平臺12使觀察光學系統(tǒng)2、涂布機構部5沿Z方向(垂直方向)移動。

XY平臺10用于在通過涂布機構部5將墨水涂布于對象區(qū)域時或通過觀察光學系統(tǒng)2觀察基板的表面時等使基板相對移動至適當?shù)奈恢谩D1所示的XY平臺10具有使兩個一軸平臺在垂直方向上重疊的結構。但是，該XY平臺10只要能使基板相對于觀察光學系統(tǒng)2或涂布機構部5相對地移動即可，并不限定于圖1所示的XY平臺10的結構。在基板尺寸較大的情況下，也可使用能分別沿X軸方向與Y軸方向獨立移動的龍門架型(日文：ガントリー型)的XY平臺。

圖2(A)是示出圖1所示的涂布機構部5所包括的涂布單元20的結構的剖視圖。在圖2(A)中，涂布單元20包括：容器21，在該容器21的底部開口有第一孔21a，并且該容器21供墨水22注入；蓋23，該蓋23開口有第二孔23a，并且該蓋23將容器21密封；以及涂布針24，該涂布針24具有與第一孔21a及第二孔23a大致相同的直徑。涂布針24的前端部貫通第二孔23a并浸漬于墨水22。

圖3是將涂布針24和容器21的部分放大的圖，是表示在容器21的底部開口的第一孔21a、在上述蓋23開口的第二孔23a以及涂布針24的尺寸關系的圖。若將第一孔21a的直徑設為Dd，將第二孔23a的直徑設為Du，將涂布針24的直徑設為D，則Dd和Du比D大，且呈Dd>Du>D的關系。另外，上述關系式在涂布針24為直線類型而非帶臺階類型的情況下成立。

此外，若將第一孔21a的直徑Dd與涂布針24的直徑D之差的一半(單側間隙)設為Δd，將第二孔23a的直徑Du與涂布針24的直徑D之差的一半(單側間隙)設為Δu，則呈Δd>Δu的關系，并且在容器21的底部開口的第一孔21a與涂布針24的間隙設定為比在蓋23開口的第二孔23a與涂布針24的間隙大。因此，能利用第二孔23a和涂布針24保持容器21的姿勢，而且，即使在涂布針24與第二孔23a的內(nèi)表面接觸的狀態(tài)下，由于涂布針24不與第一孔21a的內(nèi)表面接觸，因此能抑制因第一孔21a的磨損導致的變形。因此，附著于涂布針24的前端部24a的墨水22的液量不會變化，能實現(xiàn)穩(wěn)定的涂布。

回到圖2，涂布針24的基端部被涂布針固定板25固定支承。涂布針固定板25固定于直動引導構件26的滑動部26b，直動引導構件26的軌道部26a固定于支承臺29。直動引導構件26具有將滾動體(球等)夾裝在軌道部26a與滑動部26b之間的滾動引導的結構，軌道部26a和滑動部26b構成能以極小的力自如地直線運動的線性引導件。為了提高涂布精度，有時也會施加較輕的預壓力。

在直動引導構件26的上下端分別設置有止動件27、28，從而防止滑動部26b從軌道部26a脫離。另外，若在直動引導構件26內(nèi)置有止動功能，則沒有止動件27、28也可以。

在支承臺29設置有氣缸30，該氣缸30的輸出軸30a朝向上方。在氣缸30的輸出軸30a的前端沿水平固定有驅動板31，該驅動板31在前端固接有銷31a，并與輸出軸30a一體地上下運動。如圖2(B)所示，銷31a從設置于涂布針固定板25的缺口部25a的下方接近涂布針固定板25，并且該銷31a具有通過氣缸30的輸出軸30a的上下運動而使涂布針固定板25上下移動的功能。

容器21例如由聚丙烯樹脂、氟樹脂以及聚縮醛樹脂等樹脂構成，在容器21的側部設置有突起部21b。磁性體的銷32以從突起部21b向上方突出的方式與該突起部21b固接。容器21可由注塑成型制成，在該情況下，銷32也可在注塑成型時一體成型。

此外，在固定直動引導構件26的支承臺29的下端面固接有磁體33。通過使固接于容器21的銷32的上端面吸附于磁體33的下端面，可將容器21以單點懸吊的狀態(tài)支承于支承臺29，并且若使涂布針24貫通在蓋23開口的第二孔23a，則由于其間隙Δu較小，因此容器21被保持在規(guī)定位置。此外，通過將在容器21的底部開口的第一孔21a與涂布針24的間隙Δd設定為比Δu足夠大，能使涂布針24不與第一孔21a接觸而上下運動。例如，設定為Δd＝200μm、Δu＝100μm。

若涂布針24插入在容器21的蓋23開口的第二孔23a，則容器21的姿勢被涂布針24和第二孔23a以一定程度約束，容器21的姿勢被確定，從而保持其姿勢。

由于在容器21的底部開口的第一孔21a不與涂布針24接觸，因此能防止廢品的產(chǎn)生，并且能抑制廢品進入墨水22中。此外，容器21僅利用磁體33與固接于容器21的銷32的吸引力而被單面支承，即使涂布針24與第二孔23a接觸，在容器21的固定方法中也具有調(diào)心性，因此，對涂布針24的影響較少。銷32與磁體33接觸的面大致平坦，且它們具有大致3mm左右的直徑。另外，設定銷32與磁體33的接觸面，以使連接第一孔21a的中心與第二孔23a的中心的基準線與涂布針24的中心線大致一致。

圖4(A)-(D)是示出使用圖1-圖3所示的墨水涂布裝置1將墨水22涂布于基板35表面的對象區(qū)域35a的工序的圖。涂布機構部5包括副Z平臺34，該副Z平臺34使涂布單元20沿Z軸方向(垂直方向、涂布針24的長度方向)下降和上升。副Z平臺34具有沿Z軸方向伸縮的驅動軸34a，驅動軸34a的前端部固定于支承臺29的上端部。副Z平臺34具有Z軸方向的坐標，并且具有使驅動軸34a以期望的速度從任意的第一坐標移動至任意的第二坐標的功能。首先，如圖4(A)所示，使用XY平臺10和Z平臺12使涂布單元20與基板35相對移動，并將涂布針24的前端配置在基板35的對象區(qū)域35a的上方。

接下來，如圖4(B)所示，使氣缸30的輸出軸30a向下方(圖中為將輸出軸30a拉入的方向)移動，從而使與輸出軸30a一體移動的驅動板31向下方移動。固接于驅動板31的前端的銷31a從下方接近設置于涂布針固定板25的缺口部25a，涂布針固定板25通過驅動板31的下降而沿著直動引導構件26向下方移動。與之配合，涂布針24也向下方移動，使得涂布針24的前端部24a從在容器21的底部開口的第一孔21a突出。在該狀態(tài)下，涂布針24的前端部24a附著有墨水22而處于能涂布的狀態(tài)。此時，涂布針24的前端配置在對象區(qū)域35a的正上方，涂布針24的前端與對象區(qū)域35a的表面的間隔設定為規(guī)定距離。也就是說，涂布針24的前端配置在對象區(qū)域35a上方的預定位置。

之后，如圖4(C)所示，使用副Z平臺34使涂布單元20整體以規(guī)定速度下降，并使附著有墨水22的涂布針24的前端與基板35的對象區(qū)域35a接觸。藉此，涂布針前端部24a的墨水22涂布于對象區(qū)域35a而形成墨水層22a。

另外，在涂布針24的前端與對象區(qū)域35a接觸之后，即使繼續(xù)使涂布單元20下降，滑動部26b也會沿著軌道部26a向上方退避，因此不會在涂布針24的前端施加過大的負荷。因此，在涂布時施加于基板35的荷重為滑動部26b、涂布針固定板25以及涂布針24的合成重量，例如約10g左右的輕荷重。

在使涂布針24的前端與對象區(qū)域35a接觸一定時間之后，如圖4(D)所示，使氣缸30的輸出軸30a向上方(在圖中為使輸出軸30a突出的方向)移動而使涂布針24的前端部24a返回浸漬在容器21的墨水22中的狀態(tài)，并且使副Z平臺34的驅動軸34a向上方移動而使涂布單元20整體向上方移動，完成一次涂布動作。

另外，雖然此處通過副Z平臺34進行涂布單元20的下降，但也可代之以通過裝設有觀察光學系統(tǒng)2的Z平臺12進行涂布單元20的下降。

在使用上述涂布裝置1層積多層墨水層22a而制成厚膜的情況下，若僅僅重復圖4(A)-(D)所示的涂布工序，則每次涂布墨水層22a時，會有沖擊從涂布針24的前端經(jīng)由墨水層22a施加于對象區(qū)域35a(例如MEMS的機構部)，對象區(qū)域35a可能會因該沖擊而導致破損。

因此，在本實施方式的墨水涂布方法中，使涂布針24從圖4(B)所示的預定位置朝向對象區(qū)域35a下降的距離(下降量)d根據(jù)執(zhí)行的涂布工序的次數(shù)而減小，可緩和從涂布針24的前端經(jīng)由墨水層22a施加于對象區(qū)域35a的沖擊。

在圖4(B)中，示出了涂布針24的前端部24a從在容器21的底部開口的第一孔21a突出，墨水22附著于前端部24a，涂布針24的前端配置在對象區(qū)域35a的表面上方的預定位置的狀態(tài)。圖5(A)示出了圖4(B)中附著有墨水22的涂布針24的前端部24a。此時，副Z平臺34的Z軸方向的坐標校正為0。副Z平臺34的坐標的正方向設定為使涂布針24下降的方向。

此外，該狀態(tài)下的涂布針24的前端與對象區(qū)域35a的表面之間的距離d0是預先測量的已知的值，存儲于主控計算機8。使用觀察光學系統(tǒng)2等對涂布針24的前端與基板35的表面的距離進行調(diào)節(jié)，由涂布針24的前端與基板35的表面大致接觸時的副Z平臺34的Z軸方向的坐標求出上述距離d0，并存儲于主控計算機8。此外，由于涂布針24的長度或基板35的厚度存在偏差，因此可適當修正距離d0。

在第一次的涂布工序中，如圖4(C)所示，控制副Z平臺34，使附著有墨水22的涂布針24的前端下降第一距離d1的量，并待機一定時間。在該情況下，如圖5(B)所示，在涂布針24的前端與對象區(qū)域35a的表面之間形成墨水層22a。若將第一層的墨水層22a的膜厚設為α1，則d1＝d0-α1。α1是預先由實驗求出的已知的值，存儲于主控計算機8。在該涂布工序中，由于涂布針24的前端不與對象區(qū)域35a直接碰撞，因此能將從涂布針24的前端經(jīng)由墨水層22a施加于對象區(qū)域35a的沖擊抑制在最小限度。

在第二次的涂布工序中，如圖4(C)所示，控制副Z平臺34，使附著有墨水22的涂布針24的前端下降比第一距離d1小的第二距離d2的量，并待機一定時間。在該情況下，如圖5(C)所示，在涂布針24的前端與對象區(qū)域35a的表面之間層積兩層墨水層22a。若將第二層的墨水層22a的膜厚設為α2，則d2＝d0－α1－α2＝d1－α2。α2是預先由實驗求出的已知的值，存儲于主控計算機8。在該第二次的涂布工序中，由于使涂布針24的下降量d2比第一次的涂布工序中的下降量d1小第二層的墨水層22a的膜厚α2的量，因此能將從涂布針24的前端經(jīng)由墨水層22a施加于對象區(qū)域35a的沖擊抑制在最小限度。

在第三次的涂布工序中，如圖4(C)所示，控制副Z平臺34，使附著有墨水22的涂布針24的前端下降比第二距離d2小的第三距離d3的量，并待機一定時間。在該情況下，如圖5(D)所示，在涂布針24的前端與對象區(qū)域35a的表面之間層積三層墨水層22a。若將第三層的墨水層22a的膜厚設為α3，則d3＝d0－α1－α2－α3＝d2－α3。α3是預先由實驗求出的已知的值，存儲于主控計算機8。在該第三次的涂布工序中，由于使涂布針24的下降量d3比第二次的涂布工序中的下降量d2小第三層的墨水層22a的膜厚α3的量，因此能將從涂布針24的前端經(jīng)由墨水層22a施加于對象區(qū)域35a的沖擊抑制在最小限度。

如上所述，在本實施方式中，隨著執(zhí)行的涂布工序的次數(shù)增大，使涂布針24的下降量d減小，因此，能緩和在涂布墨水時從涂布針24的前端經(jīng)由墨水層22a施加于對象區(qū)域35a的沖擊。因此，能不使基板35的對象區(qū)域35a(例如MEMS的機構部)破損而較厚地涂布高粘度的墨水22。

應考慮到此次公開的實施方式是所有點的例示，并不作限制。本發(fā)明的范圍是由權利要求書來表示的而不是由上述說明來表示的，本發(fā)明包括與權利要求書等同的意思和范圍內(nèi)的所有變更。

(符號說明)

1 圖案修正裝置

2 觀察光學系統(tǒng)

3 顯示器

4 切割用激光部

5 涂布機構部

6 基板加熱部

7 圖像處理部

8 主控計算機

9 控制用計算機

10 XY平臺

11 卡盤部

12 Z平臺

20 涂布單元

21 容器

21a 第一孔

22 墨水

23 蓋

23a 第二孔

24 涂布針

24a 前端部

25 涂布針固定板

25a 缺口部

26 直動引導構件

26a 軌道部

26b 滑動部

27、28 止動件

29 支承臺

30 氣缸

30a 輸出軸

31 驅動板

31a、32 銷

33 磁體

35 基板

35a 對象區(qū)域。