JP2009239155A - 位置決め装置および位置決め装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】計測した被処理物の処理面の位置情報に基づいて、処理装置の処理位置を正確に位置決めすることにより、高性能でかつ高歩留まりな被処理物を得ることができる位置決め装置を提供する。
【解決手段】インクジェットヘッド４の処理位置を、主走査軸３により基板１の処理面上の目標位置に向かって主走査方向に移動させるとき、基板位置記憶部２５に記憶された基板１の処理面上の被処理箇所の位置に基づいて、目標位置が副走査方向にずれているときは、インクジェットヘッド４の処理位置を、副走査軸１０により副走査方向に処理面に対して相対的に移動させる補正動作によって目標位置に到達するように、主走査軸３と副走査軸１０を制御する制御部(２３,２６,２７,２８,２９)とを備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、位置決め装置および位置決め装置の制御方法に関し、詳しくは、パターンが生成された基板やシートの表面に加工処理などを行う位置決め装置および位置決め装置の制御方法に関する。

従来、位置決め制御装置としては、基板製造装置の基板の位置決めに用いられるものがある(例えば、特許第３３７２６７１号(特許文献１)参照)。

この基板製造装置は、基板の伸縮の変化に対応して製造時の位置の補正を行いながら、フラットディスプレイパネルのカラーフィルタ基板を製造するのに使用されている。上記基板製造装置の補正方式は、インクジェット方式等によりカラーフィルタ構成部材を基板面に塗布し着色するとき、フィルタエレメントの中心線と吐出ノズルとの相対位置の位置ズレを、光位置センサの３画素の出力信号の大小とその組み合わせにより検出し、検出した位置ズレに基づいて吐出ノズルとフィルタエレメントの相対位置の位置ズレを、基板を搭載したＸＹステージを移動することで補正する技術である。

この基板製造装置では、吐出ノズルの周囲に配置した光位置センサにより、フィルタエレメントの開口部の中心の位置ズレの方向の情報に従って相対位置を補正する計測データを得るが、計測データを得た後、直ちに計測した方向のデータに基づきＸＹステージを微調整する。この動作を繰り返して、３画素の出力信号の比較でフィルタエレメントの中心線と吐出ノズルとの相対位置の位置ズレが補正されたと判断するまで動作する。

このとき、光位置センサが計測した基板上のフィルタエレメントの中心位置は、吐出ノズルの吐出位置とは離れた場所にあり、計測した位置は、相対移動により光位置センサと吐出ノズルとの間の距離だけ移動した後、吐出ノズル位置に到達する。

しかしながら、光位置センサにより計測した位置ズレ情報を直ちに補正動作に反映させるため、結果的に位置ズレによりフィルタエレメントの中心位置に位置決めされる場所は、吐出ノズルの場所ではなく、光位置センサの場所となり、補正の効果が低下する。

この課題を解決するための手段として、基板製造装置の第３の実施例では、フィルタエレメントの位置をメモリに記憶しておくことで、離れた吐出ノズルに対してもトラッキングの精度を向上させられるとしているが、メモリに記憶しておくだけでは精度の向上を図ることはできず、メモリに格納したデータを具体的な補正動作へ利用するために必要な対策をした実施例がない。

また、上記基板製造装置では、光位置センサにＣＣＤ等のラインセンサと隣接位置に発光部を備えた反射型センサによりセンシングをしている。ところが、発光部で出射した光は、基板のフィルタエレメント面で反射されて結像せずにセンシングされるので、基板のフィルタエレメント面の中心位置を示す情報を、隣接の画素を含めて３画素の入力光量に変換する精度は極めて低く、フィルタエレメントの中心位置を正確にセンシングできないという問題がある。

近年では、フラットパネルディスプレイを搭載している大型液晶テレビの基板サイズの大型化の進展に伴い、ディスプレイ画素の開口のサイズが大きくなったり、さらに表示品位の高画質化の要求が高まり、ディスプレイ画素の開口部の周囲の形成パターンのファインピッチ化が進展しているため、開口部の面積が増大し、開口部に対する開口周囲パターンの面積が極めて少なくなってきている。このフラットパネルディスプレイの大型化に伴って、フィルタエレメントの中心位置を正確にセンシングできない問題は特に大きくなってきている。

したがって、センシング部には結像手段が必要となるが、結像手段を用いることで光位置センサと吐出ノズルとの間の距離はより増大し、補正精度の低下がより一層増大するという問題がある。

また、基板の高さ方向の位置センサ用いて、吐出タイミングを補正する方法も同様の手段により備えているが、同じ課題をもっており、センシング位置と吐出タイミングを補正する位置が離れていることにより、補正精度が低下する。
特許第３３７２６７１号

そこで、この発明の課題は、計測した被処理物の処理面の位置情報に基づいて、処理装置の処理位置を正確に位置決めすることにより、高性能でかつ高歩留まりな被処理物を得ることができる位置決め装置および位置決め装置の制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の位置決め制御装置は、
被処理物の処理面に対して処理を行う処理装置の処理位置を、上記処理面に対して略平行な平面に沿った第１の方向に上記処理面に対して相対的に移動させる第１の移動部と、
上記処理装置の処理位置を第２の方向に上記処理面に対して相対的に移動させる第２の移動部と、
上記第１の移動部による上記第１の方向の移動を行いながら上記処理装置による処理を行うとき、上記処理装置の処理位置よりも上記第１の方向の前方でかつ上記処理装置の処理位置から所定の距離をあけた位置において、上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置を順次計測する位置計測部と、
上記位置計測部により計測された上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置を順次記憶する記憶部と、
上記処理装置の処理位置を、上記第１の移動部により上記被処理物の処理面上の目標位置に向かって上記第１の方向に移動させるとき、上記記憶部に記憶された上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置に基づいて、上記目標位置が上記第２の方向にずれているときは、上記処理装置の処理位置を、上記第２の移動部により上記第２の方向に上記処理面に対して相対的に移動させる補正動作によって上記目標位置に到達するように、上記第１,第２の移動部を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする。

上記構成の位置決め制御装置によれば、上記記憶部に記憶された被処理物の処理面上の被処理箇所の位置に基づいて、処理装置の処理位置を、正確に被処理物に対して位置決めさせることができるため、高い位置決め補正の効果を得ることができる。これにより被処理物の性能を高く維持し、製品の高い歩留まりを得ることができる。なお、上記第１の移動部による第１の方向および第２の移動部による第２の方向は、直線方向に限らず、円弧を描くような方向の移動方向でもよい。この発明の位置決め制御装置は、例えば、インクジェット方式により液晶ディスプレイパネルに代表されるフラットディスプレイパネルの基板面に基板形成部材を塗布させる基板処理装置に適用することができる。

また、一実施形態の位置決め制御装置では、上記制御部は、上記処理装置の処理位置が、現在位置から、上記記憶部に記憶された上記被処理物の処理面上の被処理箇所までの区間で、上記第１の移動部により上記第１の方向に移動するのに要する時間と、上記第２の移動部により上記第２の方向に移動するのに要する時間とを順次比較し、上記第２の方向の移動に要する時間が、上記第１の方向の移動に要する時間より小さくなる上記被処理箇所を上記目標位置に定める。

上記実施形態によれば、第２の方向に移動する所要時間を考慮した位置決めが可能となり、目標位置に対して位置決め誤差量を増やすことなく正確な位置決めができる。

また、一実施形態の位置決め制御装置では、上記位置計測部は、２次元の画像を撮像するための結像レンズを有する。

上記実施形態によれば、例えば、被処理物としてのディスプレイ画素の開口サイズが大型化したり、画素周囲の形成パターンのファインピッチ化が進んだりしても、結像レンズを用いて正確に被処理物の位置を計測することができ、正確な位置決めができる。

また、一実施形態の位置決め制御装置では、
上記制御部は、上記処理装置の処理位置を、上記第２の移動部により上記第２の方向に上記処理面に対して相対的に移動させる補正動作において、上記第２の移動部に対して補正動作量に相当するパルス指令信号を出力する位置決め制御部を有し、上記位置決め制御部から上記補正動作量に相当するパルス指令信号の出力が終了した時点で補正動作を終了したとする。

上記実施形態によれば、第２の方向の物理的移動に伴う振動や、微小偏差に対する整定待ち時間による位置決め制御の応答時間を短くすることにより、位置決め制御の位置精度を向上することができる。

また、一実施形態の位置決め制御装置では、上記第２の方向は、上記第１の方向と同一の方向、上記被処理物の処理面に平行でかつ上記第１の方向に対して直交する直線方向、または、上記被処理物の処理面と上記処理装置との間を結ぶ直線に沿った方向の少なくとも１つの方向である。

上記実施形態によれば、被処理物と処理位置の相対的な誤差、すなわち被処理物が生成された際の目標位置となる形状の形成位置ずれ誤差や、被処理物の寸法誤差や、被処理物が位置決め装置に載置された際の位置及び傾き姿勢の誤差や、被処理物の厚み方向の寸法誤差や、第１の方向への相対的な移動時の第１の方向への移動誤差や第２の方向への変位誤差を補正することができる。

また、一実施形態の位置決め制御装置では、
上記位置計測部は、上記処理装置の処理位置と共に、上記第１の移動部により上記第１の方向に上記処理面に対して相対的に移動し、
上記制御部は、上記処理装置の処理位置を、上記第１の移動部により上記第１の方向に上記処理面に対して相対的に移動させながら、上記位置計測部により上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置を計測する計測区間と上記第２の方向の上記目標位置のずれを補正する補正移動区間とを区別して交互に設けて、上記計測区間における上記位置計測部の計測結果に基づいて、次の上記補正移動区間で、上記処理装置の処理位置を、上記第２の移動部により上記第２の方向に上記処理面に対して相対的に移動させる。

上記実施形態によれば、第２の方向の移動に伴い、処理装置の処理位置と共に位置計測部が一体となって移動する構成においても、第２の方向の移動による位置計測値への誤差の混入を防ぐことができるため、第２の方向の移動に伴い、処理位置と共に位置計測部が移動する構成を採用することで、製造コスト及び移動手段を簡素化,軽量化することができる。

また、一実施形態の位置決め制御装置では、上記制御部は、上記位置計測部により上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置を計測するための基準物体が存在しない区間から上記基準物体が存在する区間に移行する境界領域では、上記基準物体が存在する区間の最初に上記位置計測部により計測された上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置に基づいて、上記処理装置の処理位置が、上記基準物体が存在する区間に移動する前に上記補正動作を行う。

上記実施形態によれば、基準物体が存在する初めの位置への補正動作時の移動量が大きく移動所要時間が大きい場合でも、処理位置を目標位置に到達できるように移動することができる。

また、この発明の位置決め装置の制御方法では、
被処理物の処理面に対して処理を行う処理装置の処理位置を、上記処理面に対して略平行な平面に沿った第１の方向に上記処理面に対して相対的に移動させる第１の移動部と、
上記処理装置の処理位置を、第２の方向に上記処理面に対して相対的に移動させる第２の移動部と、
上記第１の移動部による上記第１の方向の移動を行う工程において、上記処理装置による処理を行うとき、上記処理装置の処理位置よりも上記第１の方向の前方でかつ上記処理装置の処理位置から所定の距離をあけた位置において、上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置を順次計測する位置計測部と、
上記位置計測部により計測された上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置を順次記憶する記憶部と、
上記第１,第２の移動部を制御する制御部と
を備えた位置決め装置の制御方法であって、
上記制御部により上記第１,第２の移動部を制御することにより、上記処理装置の処理位置を、上記第１の移動部により上記被処理物の処理面上の目標位置に向かって上記第１の方向に移動させるとき、上記記憶部に記憶された上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置に基づいて、上記目標位置が上記第２の方向にずれているときは、上記処理装置の処理位置を、上記第２の移動部により上記第２の方向に上記処理面に対して相対的に移動させる補正動作によって上記目標位置に到達するようにしたことを特徴とする。

上記構成によれば、上記記憶部に記憶された被処理物の処理面上の被処理箇所の位置に基づいて、処理装置の処理位置を、正確に被処理物に対して位置決めさせることができるため、高い位置決め補正の効果を得ることができる。これにより被処理物の性能を高く維持し、製品の高い歩留まりを得ることができる。

以上より明らかなように、この発明の位置決め制御装置および位置決め装置の制御方法によれば、計測した被処理物の処理面の位置情報に基づいて、処理装置の処理位置を正確に位置決めすることにより、高性能でかつ高歩留まりな被処理物を得ることができる位置決め装置および位置決め装置の制御方法を実現することができる。

以下、この発明の位置決め装置および位置決め装置の制御方法を図示の実施の形態により詳細に説明する。

この説明では、パターンが表面に形成された基板に、機能を有する液滴を吐出し、基板面の所定の領域に塗布して製造を行うＴＦＴ(Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ)液晶パネル基板へ塗布する液滴吐出装置の事例で説明を行う。

〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態の位置決め装置の一例としての液滴吐出装置の吐出処理部の概略構成を表す模式図である。

この液滴吐出装置は、図１に示すように、インクジェット塗布を行う処理装置の一例としてのインクジェットヘッド４と被処理物の一例としての基板１を、相対的な位置を直交する２軸の自動移動ステージにより移動させ、移動中にインクジェットヘッド４より基板１の処理面へ部材インクを吐出することにより、基板面上に部材パターンを形成するものである。この第１実施形態の部材としては、カラーフィルタを塗布する。上記液滴吐出装置では、インクジェットヘッド４と基板１は個別の軸に搭載されている。

図１に示すように、基板１は、吸着位置決め部２に吸着されて固定される。この吸着位置決め部２は、図示しない基板搬送装置から吸着位置決め部２に載置された基板１を吸着固定する。また、吸着位置決め部２は、図示しない基板位置計測カメラにより、装置の直交方向の位置と基板１の位置ズレ量と傾き量を計測し、基板１の位置と姿勢を微調整するためのＸＹθ軸を備えている。

第１の移動部の一例としての主走査軸３は、基板１を図１の左右方向に自動移動し、吸着位置決め部２を搭載する軸である。上記主走査軸３によって、インクジェット塗布を行うインクジェットヘッド４と基板１とを、基板１の表面に平行な平面に沿って主走査方向(第１の方向)に任意の場所へ任意の速度で相対的に移動させる。本実施形態では、推進軸にリニアモーターを用いており、リニアスケールによるエンコーダー機能を搭載し、パルス指令により動作指令を行い、サーボドライバによりモーター駆動制御を行っている。

インクジェットヘッド４には、基板１の表面に平行な対向面に処理位置の一例としての複数のノズル孔を有するノズルプレートが接着されている。上記ノズルプレートのノズル孔は、直径１０〜２０μｍに設定されている。ノズル孔内の隔壁側面の一部にピエゾアクチュエータとその電極を形成している。上記ピエゾアクチュエータとその電極に電圧を印加して隔壁の両側面の間に電界を発生させて隔壁自体をせん断変形させることにより、吐出エネルギーを発生させて、インクを液滴としてノズル孔より吐出する。このノズル孔は、直線状に複数配置されてノズル列を構成している。上記ノズル孔毎に駆動信号は与えられ、ノズル孔毎への駆動信号の出力により、各種の塗布液滴のドットパターンを基板面に形成することができる。また、インクジェットヘッド４には、インク供給部２２(図２に示す)が接続されている。このインク供給部２２は、インクをインクジェットヘッド４に安定供給しているが、位置決めの動作に直接関連しないので、ここでは図示していない。

ヘッド回転軸５は、インクジェットヘッド４のノズル列を、基板１の主走査軸送り方向に対して傾けた姿勢にするための軸であり、主走査軸３に直交する方向の吐出液滴の密度を調整するものである。このヘッド回転軸５は、ヘッドＺ軸６に搭載されている。ヘッドＺ軸６は、インクジェットヘッド４と基板１の表面のギャップを上下動により調整するものである。インクジェットヘッド４のノズルプレートの最下面である液滴吐出面と、基板１の上面との間は、０.５〜１ｍｍになるように調整する。

また、計測カメラ８は、オートフォーカス顕微鏡７に取り付けられており、基板１の表面のパターンを撮像することが可能な１次元のＣＣＤラインセンサを搭載したカメラである。カメラＺ軸９は計測カメラ８を上下動し、基板１に対して焦点調整が可能となっており、オートフォーカス顕微鏡７内の信号指令に基づき駆動される。上記オートフォーカス顕微鏡７と計測カメラ８で位置計測部を構成している。

オートフォーカス顕微鏡７は、基板面に櫛葉形状の濃淡パターン形状を投射し、顕微鏡筒内のＣＣＤラインセンサにより投射したパターンの画像について計測を行って合焦位置を求め、カメラＺ軸９を駆動する方法のものを用いている。このオートフォーカス顕微鏡７は、主走査の動作中もオートフォーカス動作が可能である。同じ原理を用いた製品として、中央精機株式会社のＡＦ−Ｉというオートフォーカス顕微鏡がある。

第２の移動部の一例としての副走査軸１０は、インクジェットヘッド４を、主走査軸３に直交する副走査方向(第２の方向)に移動する軸であり、指定した任意の位置への動作指令により、任意の速度制御方法で移動制御を可能な機能を有している。主走査軸３と同様、リニアモーターとリニアスケールによるエンコーダー機能を搭載し、パルス指令により動作指令を行い、サーボドライバによりモーター駆動制御を行っている。

ここで、「主走査」とは、基板１に処理を行うときの軸移動の方向を示し、「副走査」とは、基板１に処理を行わないが、主走査を行う場所を移動するあるいは微調整するための軸移動の方向を示している。

ガントリビーム１５は、副走査軸１０を固定するものであり、主走査軸３に対して直交する方向に長い梁を構成しており、装置定盤部１７に固定されている。

塗布の処理は、基板１が主走査軸３により主走査方向に移動するときに、主走査軸３の位置に同期して機能インクの液滴をインクジェットヘッド４が吐出して、基板１にインクジェットヘッド４のノズル幅分の塗布をすることで行う。１回の主走査軸３の動作で塗布できる範囲は、主走査軸３に直交する方向へのインクジェットヘッド４のノズル幅で規定されるため、規定された幅だけ副走査軸１０を移動して、再度主走査動作を行うことを繰り返すことにより、基板の必要な領域にインクを塗布する。

基板位置の計測カメラ８とオートフォーカス顕微鏡７とカメラＺ軸８は、図１内で基板が装置左側より右側へ移動するときに用いられるものである。上記計測カメラ８とオートフォーカス顕微鏡７とカメラＺ軸８は、計測カメラ８により撮像された画像データより基板面のパターン位置を計測し、続いて位置計測した基板位置にインクジェットヘッド４が到着した場合にインクの吐出が可能なように配置されている。

図１で基板１が右側より左側に移動するときには、ガントリビーム１５の反対側に配置された計測カメラ１２とオートフォーカス顕微鏡１１とカメラＺ軸１３を、同様の画像計測部として用いる。

また、インクジェット保全部１６は、インクジェットヘッド４の吐出コンディションを一定に保つ保全動作行う。インクジェットヘッド４は、吐出しない待機状態では、副走査軸１０によりインクジェット保全部１６上に配置される。この保全動作において、インクジェットヘッド４は、インクジェット保全部１６によりキャップ機構等による溶媒雰囲気内での待機または、所定の条件により起動される捨て吐出、吐出良否を判定する吐出検査、ノズル面のワイピング、メニスカス面の劣化インクを吸引等の配管の圧力差により移動して除去する吸引プライミング等の保全動作が行われる。これにより、インクジェットヘッド４は。常時良質な吐出コンディションが保たれる。

ワイピング動作とは、インクジェットヘッド４のノズルの吐出孔および吐出孔付近にある粘度の高い残渣となったインクや異物等の不要物を除去するものであり、吐出コンディションを良好な状態に保つことができる。ここで、不要物の除去には、ノズル面への接触式の弾性体材料のブレード、または液体とその振動等の手段を用いる。

図２は上記液滴吐出装置の構成を示すブロック図である。なお、図２において「インクジェットヘッド」は「ＩＪ」と略して記載している。

図２に示すように、インク供給部２２は、インクジェットヘッド４にインクを安定して供給する機構部であり、インクジェット制御装置２３により制御される。このインクジェット制御装置２３は、インク供給部２２を制御すると共に、インクジェットヘッド４、ヘッド回転軸５(図１に示す)、ヘッドＺ軸６(図１に示す)を制御する。また、インクジェット制御装置２３は、インクジェットヘッド４に対して主走査軸３(図１に示す)のエンコーダー信号をカウントして同期信号を生成し、その同期信号により必要なタイミングで駆動信号をピエゾアクチュエータに対して出力する機能を備えている。上記駆動信号は、主走査軸３の動作に対して所定のタイミングで出力することも可能であり、主走査軸３が停止しているときに任意のタイミングで信号を出力して吐出させることも可能である。

また、インクジェット制御装置２３は、ヘッド回転軸５に対しては、基板面内の直交座標系における軸に対して、インクジェットヘッド４のノズル列の傾き角を必要に応じて制御する。さらに、インクジェット制御装置２３は、ヘッドＺ軸６に対しては、基板１とインクジェットヘッド４の距離を一定に保つよう必要に応じて上下動を行うように制御する。

また、画像処理部２４は、計測カメラ８または１２で撮像された画像データが入力され、画像データを入力しながら計算処理を行う。画像データは、主走査軸３のエンコーダー信号をカウントして同期信号を生成し、１次元センサの信号を主走査軸３の移動に伴い同期信号を用いて、画像処理部２４に連続して画像データとして入力する。このとき、同期信号は、カウントしたエンコーダー信号のカウント値、すなわち画像データをセンシングしたときの主走査軸３の位置についての情報を有している。

例えば、主走査軸３を移動開始する直前にカウンタをリセットし、主走査軸３が動作を開始すると、出力されるエンコーダー信号の出力パルス数をカウントし、カウンタのカウント値に対して、エンコーダー信号１パルス辺りの実際の移動距離を乗じた値だけ、主走査軸３が移動したとみなして位置情報としている。この発明の位置決め制御を行うときに画像処理部２４は、連続して入力された画像データを処理して基板１に形成されたパターンの位置を計測することができ、計測したパターン位置と同期信号の主走査軸３の位置情報を関連づけて、記憶部の一例としての基板位置記憶部２５に格納する。

また、画像処理部２４は、計測カメラ８または１２が撮像した際の副走査軸方向の座標位置を計測時副走査軸位置として、後述の主制御装置２０より位置決め制御部の一例としての直交軸制御部２７の主走査動作中の位置座標として受け取る。画像データを計算処理した結果得られた副走査軸方向の画像内の座標位置は、計測時副走査軸位置と関連づけられて、副走査軸方向の基板パターンの位置情報とすることもできる。

また、画像処理部２４は、オートフォーカス顕微鏡７または１１に対して、照明光量を任意に調整し、自動でフォーカシング制御する。このオートフォーカス制御は、基板１が移動中も制御することができる。オートフォーカス顕微鏡７または１１の合焦時のカメラＺ軸９,１３の位置を取得することができ、基板パターン位置情報として求めることができる。

基板位置記憶部２５は、画像処理部２４から出力された画像計測した基板パターン位置と主走査軸３の位置を関連づけて、基板位置情報として記憶する。基板位置情報は、画像処理部２４から出力される都度記憶することができ、副走査軸方向の位置、主走査軸方向の位置、オートフォーカスによる基板面の高さ方向の位置の３種類の基板位置情報を、記憶領域に入力順に記憶する。この基板位置記憶部２５は、主走査軸３の移動区間内で出力される基板位置情報を全て記憶できる容量を持っている。画像処理部２４は、基板位置記憶部２５に基板位置情報を出力する都度、タイミング制御部２６に処理タイミング信号を出力し、画像処理側の処理サイクルタイミングを伝達できる。

タイミング制御部２６は、基板位置記憶部２５に格納された基板位置情報を取り出し、基板１の位置を基準とし、インクジェットヘッド４が基板面へのインクの吐出のために必要となる位置へインクジェットヘッド４を副走査軸１０により移動して位置決めを行う制御を行うものである。上記タイミング制御部２６は、主走査軸３のエンコーダー信号をカウントして、移動中の主走査軸方向の位置タイミングに同期して直交軸制御部２７に指令して制御することができる。

処理のタイミングについては、画像処理部２４からの処理タイミング信号を用いて基板位置情報を取り出して、制御処理を行うイベントのタイミングに用いる機能と、補正動作を開始するタイミングを算出して、そのタイミング値がエンコーダー信号のカウント値と比較して一致した場合に、補正動作指令を出力可能なタイミング一致判定機能を備えている。また、タイミング一致判定機能は、エンコーダーカウントによる判定以外の方法として、画像処理部２４からの処理タイミング信号を用いて、処理タイミング信号の入力カウント値による比較も可能となっている。

直交軸制御部２７は、主走査軸３と副走査軸１０を制御する制御部である。主制御装置２０の指令またはタイミング制御部２６の指令に基づいて、直交軸制御部２７は、主走査軸３と副走査軸１０を制御する。

吸着位置決め制御部２８は、吸着位置決め部２に基板１が載置されたときに、基板１を吸着して固定し、基板１の位置と姿勢を制御する。

インクジェット保全部１６は、インクジェット保全制御部２９の制御により、インクジェットヘッド４の吐出コンディションを一定に保つ保全動作行う。

主制御装置２０は、図２の説明で述べた装置を構成する様々な制御部を組み合わせて装置のシステム制御を行うものであり、その制御条件とプログラムは、主記憶装置２１に記憶されている。

次に、この液滴吐出装置の位置決め制御動作について図３、図４、図５を用いて説明する。

図３は位置決め制御を行うときの計測カメラ８とインクジェットヘッド４の関係を示した鳥瞰図である。

図３に示すように、基板１の表面には、ＴＦＴアレイ回路を構成するため、基準物体の一例としてのゲートバスライン３０およびソースバスライン３１の配線パターンが格子状に形成されている。主走査の動作を行うとき、インクジェットヘッド４より先行した計測カメラ８がこの基板面を撮像し、ゲートバスライン３０およびソースバスライン３１の位置を画像データに記録する。図３に示す主走査方向の矢印は、基板１の移動方向を示す。インクジェットヘッド４は、計測カメラ８が撮像した場所に液滴を吐出して塗布を行うように、主走査軸３(図１に示す)に沿った計測カメラ８の後方に配置されている。計測カメラ８とインクジェットヘッド４との間の距離３２は、計測カメラ８の所定の画素位置と、インクジェットヘッド４の端部のノズル孔３３との間の距離である。本実施の形態では、主走査軸方向に５０[ｍｍ]、副走査軸方向に０[ｍｍ]離れた配置としており、計測カメラ８とオートフォーカス顕微鏡７およびインクジェットヘッド４の外形寸法を考慮して、可能な範囲で近接するよう設置している。

図４は、図３で説明した配置を上面より見たときの説明図である。図４では、主走査方向が図３と左右が入れ換わっている。

図４に示すように、計測カメラ８が撮像している範囲は、計測カメラ８内のＣＣＤラインセンサに結像された基板面の像となり、図４内ではセンシング範囲(画素群３４)の範囲を撮像できる。この実施形態では、ＣＣＤラインセンサの画素は５１２[画素]あり、１[画素]のＣＣＤラインセンサ面の画素サイズは１４×１４[μｍ]となっている。オートフォーカス顕微鏡７には、倍率が２０倍になる顕微鏡部を設けており、撮像できる基板面の範囲は３５８.４[μｍ]の幅となっている。計測カメラ８が主走査方向に受光像を露光し、データとして出力できるサンプリング周波数は９８[ｋＨｚ]となっている。この実施形態では、主走査軸３の等速区間の移動速度を６８.６[ｍｍ／秒]としており、９８[ｋＨｚ]の周波数でサンプリングすると、副走査軸方向の幅３５８.４[μｍ]で、主走査方向の分解能０.７[μｍ]、副走査軸方向の分解能も同じく０.７[μｍ]の画像を主走査軸の動作に対して連続して撮像することができる。

この液滴吐出装置では、基板面に出射させた光を、結像レンズによりＣＣＤラインセンサ面に結像したものを撮像するため、基板１の表面に形成されたゲートバスライン３０とソースバスライン３１について、画像センサ分解能の精度で実像がセンシングできる。バスラインの幅は基板により異なるが、２〜１０[μｍ]の幅となっており、このバスラインの位置を画像センサ分解能０.７[μｍ]の精度で計測することができる。

図４では、計測カメラ８のＣＣＤラインセンサの端部の画素群３４の端部の画素３５から順に画素３６,３７,…が配列されている。上記計測カメラ８の端部の画素３５に隣接する画素３６をカメラの基準位置とし、インクジェットヘッド４の端部のノズル孔３３の位置をヘッドの基準位置とし、基準位置間の距離を計測カメラ８とインクジェットヘッド４との間の距離３２としている。図４はＣＣＤラインセンサの画素３６にゲートバスライン３０が観察される事例を示している。インクジェットヘッド４は、計測カメラ８が観察している基板１の箇所に対して、通常は計測カメラ８とインクジェットヘッド４との間の距離３２だけ離れた位置に配置されているが、本発明による位置決め動作中は、位置決め動作によって、この相対位置関係は変化する。この実施形態では、インクジェットヘッド４が、ゲートバスライン３０上をトレースして、ゲートバスライン３０上の必要な箇所に機能液滴を塗布するために、ゲートバスライン３０の間隔にノズル間距離が一致するようにインクジェットヘッド４をヘッド回転軸５により傾けた状態で塗布を行う。

次に、図５で副走査時方向の位置決め制御動作について説明する。パターン５０は、図４で説明したゲートバスライン３０(図４に示す)に相当するパターンが、計測カメラ８(図１に示す)で撮像された像であり、基板面位置の計測基準として用いる。主走査方向への移動は、図５において右から左に向かって移動し、副走査軸方向は上下への移動で示している。基板１の載置位置や姿勢の誤差、主走査方向への移動のときに基板１の伸縮によるサイズの変化やパターン形成位置の誤差、主走査軸３の水平真直性等の軸移動誤差により、副走査軸方向に相対位置の誤差を生じ、装置の主走査軸３と副走査軸１０の直交座標に対して主走査移動範囲の前半は誤差により下側へ基板位置が移動し、後半は上側へ基板位置が移動する様子を示している。

パターン５０に対して、上下方向に記載した縦線で示したＳ１〜Ｓ１２は、計測カメラ８により撮像して基板位置を計測する位置を示している。主走査動作を開始すると、ここでは１０[ｍｍ]走査する毎に１０[ｍｍ]走査した区間で撮像した画像について画像処理部２４が処理を行い、基板１のパターン５０の副走査方向の位置を計測する。画像処理部２４は、主走査動作の開始より計測を始め、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、…と主走査の動作と共に順次１０[ｍｍ」毎に基板１の位置を計測して、基板位置記憶部２５に順次データを格納する。

画像処理部２４の画像データの処理方法は図８により説明する。

図８の格子形状は、基板面に形成されたゲートバスライン３０とソースバスライン３１であり、バスラインを囲む四角は撮像画像領域４１である。撮像画像領域４１は、画像処理部２４が処理を行う単位である主走査方向に１０[ｍｍ]の走査範囲を示しており、図８では上側から下側への主走査により撮像したデータを順に表示している。

副走査方向は３５８.４[μｍ]である。ただし、図８の例では説明を容易にするため、実際のアスペクトレシオではなく、主走査方向の寸法を縮小した領域として記載している。

画像処理部２４(図２に示す)は、撮像画像領域４１内で、画像を縦方向(主走査方向)および横方向(副走査方向)に投影したデータを算出する。投影したデータのプロファイルを撮像画像領域４１の図８の下側と右側に示している。パターンが位置する場所の画像の明度投影値は大きくなるため、パターンの有無を分離可能な明度しきい値で投影データを２値化し、パターン領域を求める。

求めたパターン領域に対し、パターンエッジ位置を算出し、パターンの両端のエッジ位置の中間点をパターンの位置として出力する。副走査軸方向の位置は、ゲートバスライン３０の位置で決定し、主走査軸方向の位置はソースバスライン３１の位置で決定している。

副走査軸方向の基板位置は、画像内で一番左側のゲートバスライン３０の位置を対象に計測している。ただし複数本のパターンについて個別にデータ位置を計測し、平均化した位置を出力してもよい。計測したパターン位置については、計測カメラ８の基準位置である画素３６からのオフセット量を算出し、補正動作をしていない本走査の開始時点における副走査軸の座標位置を加えた副走査軸の座標位置を副走査位置として求めて、基板位置記憶部２５(図２に示す)に格納する。画像の座標方向と副走査軸の座標方向が同一でない場合は、走査の開始時点における副走査軸の座標位置よりオフセット量を減算して副走査位置を求める。ここで、オフセット量は、計測カメラ８の基準位置と基板パターンの相対的な位置関係の誤差量であるが、計測カメラ８は固定であるため、装置に対する基板パターンの相対的な位置関係の誤差量でもある。したがって、この誤差量だけ副走査軸１０を相対移動することにより、ヘッド基準位置が、計測カメラ８とインクジェットヘッド４との間の距離３２だけ主走査方向に移動した後に、計測されたパターン位置に配置されることになり、走査の開始時点における副走査軸１０の座標位置にこの誤差量を関連つけることにより、補正時の副走査軸１０の移動座標値を求めることができる。

主走査軸方向の基板位置は、画像内で一番上側のソースバスライン３１の位置を対象に計測している。ただし、ゲートバスライン３０と同様複数本のパターンの平均位置を出力してもよい。高さ方向の基板位置は、オートフォーカス顕微鏡７の合焦時のカメラＺ軸９の高さ情報を取得している。

また、バスラインは、実際には図８のように真っ直ぐな１本の直線ではなく、枝別れ等があるが、投影処理により同一画素列内のデータに畳み込まれるため、２値化しきい値の調整にて除去可能である。

基板位置記憶部２５(図２に示す)は、図６に示す構造としており、ここでは単純化のため、Ｓ１から順に計測した基板位置を格納可能な基板位置情報の種類別の１次元の配列構造となっている。このとき計測した位置情報は、１０[ｍｍ]単位で計測ができているため、Ｓ１は主走査を開始して１０[ｍｍ]の位置、Ｓ２は２０[ｍｍ]の位置と、配列の順番により位置を特定することができる。

このとき、パターン５０は誤差が無い状態では、ＣＣＤラインセンサの画素３６に結像されているが、誤差がある場合には、誤差量を画像の画素ピッチで除算した画素数だけ結像される位置が移動するため、パターン５０が結像された画素位置を計測すると、計測カメラ８に対する基板位置の変動量が計算できる。したがって、誤差が無い場合に、ＣＣＤラインセンサで検出される基板位置を基準位置として予め決めておき、基準位置に対して主走査時に補正が必要な基板位置の変動量を補正量として算出して補正制御を行う値として用いる。

先行した計測カメラ８に対して、インクジェットヘッド４は、計測カメラ８とインクジェットヘッド４との間の距離の５０[ｍｍ]だけ主走査軸３の移動方向に遅れた位置にいる。インクジェットヘッド４がＳ０のパターン位置に到達したとき、次にＳ１のパターン位置に移動することが望ましい、しかし補正動作を開始するＳ０の位置よりＳ１の位置に移動するには、副走査軸１０の移動量によっては、移動時間が間に合わない場合がある。このため、図７に示す副走査軸１０の移動距離に応じた補正時間テーブルを予め計測しておき、移動量に対する移動時間の２つのデータが格納された１次元配列の移動データを格納しておく。

この移動時間は、移動距離に比例した時間に加え、指令制御の伝達時間や、軸移動によるものは、加速・減速・サーボドライバの偏差量が、所定内に納まる整定時間と動作に伴う振動の減衰時間を加味したものとなり、移動距離に対して比例関係には無い。また、このうち、整定時間・動作に伴う振動の減衰時間は、動作の都度、多少変動する。このため、複数回の移動を行って時間を実際に計測し、その最大値となる時間を設定する。また、整定・振動の減衰については、その影響が許容可能な範囲では、条件が整う前に動作が終了したと判断しても良い。

一般にパルス指令した後、整定するまでの区間は、微小な偏差量を最小化するための制御がサーボドライバで行われることが多く、処理動作時の位置精度に対して影響量を無視して良いレベルであれば、整定・振動の減衰時間を考慮する必要がない。すなわち、指令時間・移動時間の２種類の時間のみを用いて制御を行い、パルス指令であれば所定の数のパルスをサーボドライバへ出力した段階で移動終了としてもよい。これにより、必要精度を維持したまま制御時間を短くでき、制御の応答時間を短くすることができる。

タイミング制御部２６(図２に示す)は、主走査軸３に対するインクジェットヘッド４の位置がＳ０に来た場合、次の計測位置であるＳ１の基板位置に対して、現在位置からの副走査軸１０の移動量を算出し、補正時間テーブルの値により、移動量に応じた副走査軸１０の移動時間を求める。このとき、補正時間テーブルの値に一致する移動量が無い場合には、移動量に最も近い前後の移動量の副走査軸１０の移動時間を用いて、直線補間式により副走査軸１０の移動時間を算出する。インクジェットヘッド４から補正目標位置である計測位置のＳ１までの主走査軸３の移動時間内より副走査軸１０の補正移動時間が長い場合には、その計測位置への補正移動は行わず、次の計測位置への補正移動について、副走査軸１０の移動時間を同様に算出し、主走査軸３の移動時間に間に合うまで、検索を行う。

図５ではインクジェットヘッド４がＳ０の位置において、Ｓ１への移動間に合わず、同様にＳ２,Ｓ３についても間に合わず、Ｓ４の位置への副走査軸１０の移動動作が間に合う場合には、Ｓ４の位置より副走査軸１０の移動時間だけ手前の位置において、Ｓ４の位置に向けた副走査軸１０の補正動作Ａ１を開始する。この移動開始は、タイミング制御部２６がカウントしている主走査軸３のエンコーダー信号のカウント値がＳ４の位置より副走査軸１０の移動時間だけ手前の位置と同等の値をカウンタの比較回路に設定しておき、カウント値が同じ値になったときに指令を開始することで実現する。

また、このカウント値は、エンコーダー信号のカウント値ではなく、画像処理部２４からの処理タイミング信号を用いて、処理タイミング信号の入力カウント値による比較も可能な構成となっている。すなわち、計測区間１０[ｍｍ]毎にカウントを行って一致判定をしてもよい。この場合、タイミング制御の時間軸方向の制御分解能が低下するが、画像処理部２４の処理タイミングに同期してタイミングを制御することができるため、タイミング制御部２６の構造を簡単にできるという効果がある。

補正動作Ａ１,Ａ２,Ａ３,…,Ａｎは、このような副走査軸１０の補正動作を示したものであり、主走査軸３の動作と共に補正動作可能な状態のときに補正動作を行う様子を示している。補正動作Ａｎは、ここでは台形速度制御における動作としており、速度を図の下方向のｖの成分として表記している。実際の動作では、パルス移動指令後、サーボドライバの偏差パルス数が所定範囲内に入った場合、整定(移動完了)としているが、ここでは説明を容易にするため、一般に動作の都度変動する整定時間は、図示していない。

タイミング制御部２６(図２に示す)の指令により補正動作Ａ１が終了すると、Ｓ４のパターン５０の位置へインクジェットヘッド４が移動している。補正動作Ａ１の動作時間は、移動の都度若干変動するため、Ｓ４の位置より補正動作Ａ１の終了位置は前後することがある。

上記タイミング制御部２６は、補正動作Ａ１が終了したときの主走査軸３の位置より以降の次の計測位置、すなわち、Ｓ４の位置より以降であるＳ５,Ｓ６と計測位置の検索を行い、補正動作Ａ１が終了したときの副走査軸１０の位置を基準として、次に補正動作が間に合うＳｎの位置を求め、例ではＳ８の計測位置への補正動作として、補正動作Ａ２を行う。

このように補正動作終了後、次に補正動作可能な位置を見つけ、次の補正動作を繰り返すことにより、主走査軸３の動作に追従して副走査軸方向への補正制御を行う。

また、この位置決め制御動作において、Ｓ０の位置より手前の位置にはパターン５０が存在しない。この場合の動作について図９により説明する。計測カメラ８による基板位置がＳ０に到達するまでは、パターン５０の計測は正しくできないため、副走査方向の位置計測は行わず、無効である旨の値を基板位置記憶部２５(図２に示す)に設定しておき、タイミング制御部２６が補正動作を行わないようにする。Ｓ０に到達すると計測動作を開始する。このとき、インクジェットヘッド４は、図９のように、計測カメラ８とインクジェットヘッド４との間の距離３２だけ遅れた位置にいる。上記の動作では補正動作は、現在位置よりＳ０の位置に対して移動するときに必要な移動時間だけＳ０より前のタイミングで移動を開始するが、Ｓ０のように現在位置より計測位置までの区間で正常に計測できた値が無く、Ｓ０まで塗布処理をしない区間においては、その区間が終了して始めて計測できた位置に対して補正動作を直ちに開始しても問題は無い。

したがって、タイミング制御部２６は、現在位置より計測位置を検索するとき、現在位置より計測できた位置までの区間が塗布処理を行わない区間である場合には、検査できた計測位置に対して補正動作に関する制御を行わずに、直ちにＳ０の位置に向けた補正動作Ａ０を開始する。補正動作Ａ０を終了した後Ｓ０までの間は、検索しても計測できた位置はＳ０が再度検出されるので、補正動作は行われず、Ｓ０の位置まで到達する。Ｓ０の位置まで到達すると、上記の方法により再度次に移動可能な計測位置を検索して補正動作Ａ１を行う。

このような動作は、主走査動作を開始した位置において発生することがあり、ＴＦＴパネル基板の場合には、液晶パネルが複数面１枚の基板に形成されることが一般的であり、１つの基板内に形成しているＴＦＴパネルとＴＦＴパネル間の間でも発生し、そのときの補正移動にかかる距離および時間は、パネルをパターンニングする露光装置のステップ移動誤差の混入等により、通常パネル内で計測と補正を繰り返す場合よりも大きいことが多く、補正動作にも時間がかかるため、本制御により事前に補正動作を開始することにより、補正移動に所要する時間のばらつきによる影響を除去できる。

以上、この発明における副走査軸方向の補正による位置決め制御動作について説明した。

この位置決め制御は、主走査軸方向および基板高さ方向にも適用が可能である。

次に、主走査軸方向の位置決め制御動作について述べる。基本的な位置計測・制御タイミングの動作は副走査軸方向の補正と同様であり、画像処理部２４(図２に示す)で計測された主走査軸方向の基板位置情報に基づいて、タイミング制御部２６(図２に示す)により補正動作のタイミングを制御する。主走査軸方向の補正の手段は、副走査軸方向のようにリニアモーターを用いず、インクジェットヘッド４の吐出駆動のタイミングを制御しているインクジェット制御装置２３(図２に示す)における吐出駆動のタイミングを遅延または早めることにより行う。タイミング調整手段には方向依存性すなわち、遅延するときには調整時間が長く、早めるときには調整時間が短くなり、調整効果が得られる調整時間に差異があるため、図７で説明した移動にかかる時間は、遅延と早める場合の２種類について設けて利用する。

次に、基板高さ情報に基づいて位置を制御する方法について述べる。

基本的な位置計測・制御タイミングの動作は、主走査軸方向の補正と同様であり、画像処理部２４(図２に示す)で計測されたオートフォーカスによる基板高さ方向の基板位置情報に基づいて、タイミング制御部２６(図２に示す)により補正動作のタイミングを制御する。基板の高さの基準となるカメラＺ軸の高さ基準位置を予め求めておき、高さ基準位置から主走査動作中の合焦時の高さを計測して記憶した値との差を基板面とインクジェットヘッド４とのギャップ変動量とする。ギャップ変動量だけ、インクジェットヘッド４より吐出されたインク液滴は、基板面への着弾時間が変動し、これにより基板１が変動時間分だけ移動するので、インクの着弾位置がずれる。着弾位置がずれる量は、主走査の速度とインク液滴の吐出速度との組み合わせにより決まるので、タイミング制御部２６で算出したギャップ変動量に基づいて、主走査軸方向の補正と同様にインクジェットヘッド４の吐出駆動のタイミングを制御しているインクジェット制御装置２３における吐出駆動のタイミングを遅延または早めることにより行う。また、タイミング調整手段は、方向依存性、すなわち、遅延するときと早めるときに調整時間に差異があるため、図７で説明した移動にかかる時間は、遅延と早める場合の２種類について設けて利用する。

次に、上記液滴吐出装置の動作について図１,図２を用いて説明する。

図示しない基板搬送装置と液滴吐出装置に搭載された基板１は、主制御装置２０の指示により吸着位置決め制御部２８が吸着位置決め部２により吸着して固定する。図示しない基板位置計測カメラにより計測した基板位置情報により必要に応じ、吸着位置決め制御部２８により基板１の位置や姿勢を微調整する。このとき、インクジェットヘッド４は副走査軸１０により、インクジェット保全部１６の直上に配置されている。

次に、主制御装置２０は、インクジェット制御装置２３およびインクジェット保全制御部２９に指示し、塗布直前にインクジェットヘッド４の吐出コンディションを整えるための保全動作を行う。

次に、主制御装置２０は、直交軸制御部２７に指示して、主走査軸３と副走査軸１０を、塗布の主走査動作の開始位置へ移動させる。

次に、主制御装置２０は、主記憶装置２１に予め記憶していたインクジェットヘッド４の吐出駆動信号のタイミングデータをインクジェット制御装置２３に転送し、塗布準備動作を指令する。吐出駆動信号のタイミングデータは、主走査軸３のエンコーダー信号のカウントに同期して、基板１にインク液滴を塗布する位置にインクが着弾する様に、インクジェットヘッド４のノズル毎の駆動信号を生成するために必要なデータとなっている。インクジェット制御装置２３は、基板に塗布したいインクの塗布密度に応じてヘッド回転軸５の角度を変更する。また、基板１には、厚みの違う基板があるため、基板の種類応じてヘッドＺ軸６の高さを変更する等の動作を行い、主走査動作の開始に備える。

次に、主制御装置２０は、画像処理部２４に指示し、基板の種類に応じて位置決め補正動作の基準となるゲートパターンについて撮像画像内の位置情報および位置検出に必要な情報を設定し、主走査動作の開始に備える。オートフォーカス顕微鏡１１についてもオートフォーカス動作を開始させる。

次に、主制御装置２０は、直交軸制御部２７に指示し、主走査軸３に主走査動作を開始させる。画像処理部２４は主走査軸３の動作に同期してゲートパターンの位置を計測し、基板位置記憶部２５を介してタイミング制御部２６は補正動作を行う。インクジェット制御装置２３は、主走査軸３の動作に同期してインクジェットヘッド４によりインクを吐出し、塗布処理を行う。

次に、主制御装置２０は、直交軸制御部２７に指示し、主走査軸３を基板搬送位置へ移動させ、副走査軸１０をインクジェット保全部１６の直上へ移動させる。

次に、主制御装置２０は、吸着位置決め制御部２８に指示し、吸着位置決め部２は、基板１の吸着固定を解除し、図示しない基板搬送装置が基板１を移載できるようにする。

また、必要に応じて主制御装置２０は、インクジェット制御装置２３およびインクジェット保全制御部２９に指示し、インクジェットヘッド４の吐出コンディションを整えるための保全動作を行う。

以上の動作を繰り返して基板毎に処理を行う。

以上、図１〜図３の構成の液滴吐出装置における補正による位置決め制御動作の説明を行ったが、図１〜図３の構成では、インクジェットヘッド４の副走査軸１０がガントリ構造のビームに固定されているが、１回の走査で塗布できる幅は限定されているので、基板面全面に塗布処理を行う場合には、カメラＺ軸９にも副走査軸を設け、１走査が終了する都度、インクジェットヘッド４用の副走査軸とカメラＺ軸用の副走査軸とを同じ距離だけ移動してから、走査・処理を繰り返す動作が必要となる。しかし、この構成は副走査軸が３軸必要となり、装置が大型化する問題がある。このため、計測カメラとインクジェットヘッドを同一の副走査軸に搭載して移動する構成が望ましい。

このように、上記液滴吐出装置は、基板１の処理面に対して処理を行うインクジェットヘッド４の処理位置(ノズル孔)を、基板面に対して略平行な平面に沿った主走査方向に基板面に対して相対的に移動させる主走査軸３と、インクジェットヘッド４の処理位置を副走査方向に基板面に対して相対的に移動させる副走査軸１０と、主走査軸３による主走査方向の移動を行いながらインクジェットヘッド４による処理を行うとき、インクジェットヘッド４の処理位置よりも主走査方向の前方でかつインクジェットヘッド４の処理位置から所定の距離(計測カメラ８とインクジェットヘッド４との間の距離３２)をあけた位置において、基板面上の被処理箇所の位置を順次計測する位置計測部(オートフォーカス顕微鏡７,計測カメラ８)と、その位置計測部により計測された基板面上の被処理箇所の位置を順次記憶する基板位置記憶部２５と、インクジェットヘッド４の処理位置を、主走査軸３により基板面上の目標位置に向かって主走査方向に移動させるとき、基板位置記憶部２５に記憶された基板面上の被処理箇所の位置に基づいて、目標位置が副走査方向にずれているときは、インクジェットヘッド４の処理位置を、副走査軸１０により副走査方向に基板面に対して相対的に移動させる補正動作によって目標位置に到達するように、主走査軸３と副走査軸１０を制御する制御部(２０,２３,２４,２５,２６,２７,２８,２９)とを備えることによって、基板位置記憶部２５に記憶された基板面上の被処理箇所の位置に基づいて、インクジェットヘッド４の処理位置を、正確に基板１に対して位置決めさせることができる。これにより、高い位置決め補正の効果を得ることができ、基板１の性能を高く維持し、製品の高い歩留まりを得ることができる。なお、主走査軸３による主走査方向および副走査軸１０による副走査方向は、直線方向に限らず、円弧を描くような方向の移動方向でもよい。

また、上記制御部(２０,２３,２４,２５,２６,２７,２８,２９)は、インクジェットヘッド４の処理位置が、現在位置から、基板位置記憶部２５に記憶された基板面上の被処理箇所までの区間で、主走査軸３により主走査方向に移動するのに要する時間と、副走査軸１０により副走査方向に移動するのに要する時間とを順次比較し、副走査方向の移動に要する時間が、主走査方向の移動に要する時間より小さくなる被処理箇所を目標位置に定める。したがって、副走査方向に移動する所要時間を考慮した位置決めが可能となり、目標位置に対して位置決め誤差量を増やすことなく正確な位置決めができる。

また、オートフォーカス顕微鏡７は、２次元の画像を撮像するための結像レンズを有するので、例えば、基板１としてのディスプレイの画素の開口サイズが大型化したり、画素周囲の形成パターンのファインピッチ化が進んだりしても、結像レンズを用いて正確に基板１の位置を計測することができ、正確な位置決めができる。

また、上記直交軸制御部２７は、インクジェットヘッド４の処理位置を、副走査軸１０により副走査方向に基板面に対して相対的に移動させる補正動作において、副走査軸１０に対して補正動作量に相当するパルス指令信号を出力し、制御部(２０,２３,２４,２５,２６,２７,２８,２９)は、直交軸制御部２７から補正動作量に相当するパルス指令信号の出力が終了した時点で補正動作を終了したものとする。これにより、副走査方向の物理的移動に伴う振動や、微小偏差に対する整定待ち時間による位置決め制御の応答時間を短くすることにより、位置決め制御の位置精度を向上することができる。

また、上記液滴吐出装置において、副走査方向は、基板面に平行でかつ主走査方向に対して直交する直線方向としたが、主走査方向と同一の方向、または、基板面とインクジェットヘッド４との間を結ぶ直線に沿った方向の少なくとも１つの方向であってもよい。これにより、基板１と処理位置の相対的な誤差、すなわち基板１が生成された際の目標位置となる形状の形成位置ずれ誤差や、基板１の寸法誤差や、基板１が位置決め装置に載置された際の位置及び傾き姿勢の誤差や、基板１の厚み方向の寸法誤差や、主走査方向への相対的な移動時の主走査方向への移動誤差や副走査方向への変位誤差を補正することができる。

また、位置計測部(オートフォーカス顕微鏡７,計測カメラ８)により基板面上の被処理箇所の位置を計測するための基準物体(ゲートバスライン３０)が存在しない区間から基準物体が存在する区間に移行する境界領域では、基準物体が存在する区間の最初にオートフォーカス顕微鏡７,計測カメラ８により計測された基板面上の被処理箇所の位置に基づいて、インクジェットヘッド４の処理位置が、基準物体が存在する区間に移動する前に補正動作を行う。これにより、基準物体が存在する初めの位置への補正動作時の移動量が大きく移動所要時間が大きい場合でも、処理位置を目標位置に到達できるように移動することができる。

〔第２実施形態〕
図１０は第２実施形態の位置決め装置の一例としての液滴吐出装置の構成であり、図１１は上記液滴吐出装置の構成を示すブロック図である。この第２実施形態の液滴吐出装置は、次の相違点を除いて第１実施形態の液滴吐出装置と同一の構成をしており、同一構成部には同一参照番号を付している。

第１実施形態の図１に示す装置構成との相違点は、副走査軸１１０が可搬するものとして、インクジェットヘッド４とヘッド回転軸５とヘッドＺ軸６に加えて、計測カメラ８とオートフォーカス顕微鏡７とカメラＺ軸１０９が搭載されている点と、カメラＺ軸１１３にも副走査軸１４を設けている点である。

このような構成では、計測カメラ８で計測した基板１の位置は、インクジェットヘッド４を移動させるための副走査軸が補正移動している位置によって、計測カメラ８と基板１の相対的な位置関係が変わり、また補正動作中は基準位置が不定になるため、計測カメラ８で計測した副走査軸方向の基板位置をそのまま補正量の算出に用いることができない。この場合、センシング位置と補正位置が離れている課題に加えて、基準位置の変化と無効区間に対応する必要がある。

このような構成の液滴吐出装置における補正動作を図１２を用いて説明する。

図１２は図５と同様の補正動作を説明する図である。

計測カメラ８での計測位置と補正動作とは、計測カメラ８とインクジェットヘッド４との間の距離３２だけ遅延して関係付けられるため、補正動作の区間を避けて計測カメラ８の正しい計測値を得るには、計測カメラ８の計測区間において補正動作を避ける必要がある。このため、第２実施形態では、計測区間１区間を単位として複数区間を１サイクル４２として固定化し、第１の計測区間を基板位置計測用区間として定め、第２〜以降の複数の区間を補正移動区間としている。１サイクルの区間は５区間とし、１サイクルの第１回目の計測区間をＳ０よりＳ１とし、補正移動区間をＳ１よりＳ５までとしている。本来Ｓ１よりＳ５は計測区間であるが、基板位置計測の有無に関係なく補正動作用に意味のない計測区間とし、計測値は用いない。タイミング制御部２６(図１１に示す)は、計測区間の番号によりこの計測区間と補正移動区間を識別し、計測区間の情報のみを補正制御に用いる。

第１実施形態で説明した基板位置計測結果を検索して補正動作を間に合わせる制御については、第２実施形態では不要となり、計測区間での基板位置計測結果は、補正制御処理にそのまま用いる。逆に説明すると、１サイクルにおける補正移動区間は、補正動作に必要な時間を考慮して、図７で示した補正動作の最長時間より長い時間を設定する。これにより第１実施形態で示した補正動作が間に合う計測位置の検索は行わない。タイミング制御部２６が副走査軸の移動時間を考慮して補正動作を開始するタイミング制御については、第１実施形態と同様に行う。

すなわち、タイミング制御部２６は、基板１の計測区間Ｓｎの値について、Ｓｎの位置より副走査軸の移動時間だけ手前の位置において、Ｓｎの位置にむけた副走査軸の補正動作Ａｎを開始する。

このように、第２実施形態では、１対の計測区間と補正移動区間をサイクルとして設け、補正動作に影響を受けない計測区間を確保し、所望の位置へ位置決め制御ができる補正動作のタイミング制御を行う。１サイクルは５区間としたが、この区間の組み合わせ数については、任意に決めてよい。

上記第２実施形態では、副走査軸の位置補正に伴い、計測カメラ８と基板１の相対的な位置関係が変わる。このため、画像処理部２４が計測したパターン位置については、カメラの基準位置である画素３６からのオフセット量を、撮像画像の撮像時点における副走査軸の座標位置を加えた座標位置を副走査位置として、基板位置記憶部２５に格納する。これにより、副走査軸方向の位置補正が行われたことによるカメラ位置の変化の影響を除くことができる。画像の座標方向と副走査軸の座標方向が同一でない場合は、副走査軸の座標位置より算出したオフセット量を減算して副走査位置求める。

上記第２実施形態の液滴吐出装置は、第１実施形態の液滴吐出装置と同様の効果を有する。

また、位置計測部(オートフォーカス顕微鏡７,計測カメラ８)は、インクジェットヘッド４の処理位置と共に、主走査軸３により主走査方向に基板面に対して相対的に移動し、制御部(２０,２３,２４,２５,２６,２７,２８,２９)は、インクジェットヘッド４の処理位置を、主走査軸３により主走査方向に基板面に対して相対的に移動させながら、オートフォーカス顕微鏡７,計測カメラ８により基板面上の被処理箇所の位置を計測する計測区間と副走査方向の目標位置のずれを補正する補正移動区間とを区別して交互に設けて、計測区間におけるオートフォーカス顕微鏡７,計測カメラ８の計測結果に基づいて、次の補正移動区間で、インクジェットヘッド４の処理位置を、副走査軸１０により副走査方向に基板面に対して相対的に移動させる。これにより、副走査方向の移動に伴い、インクジェットヘッド４の処理位置と共にオートフォーカス顕微鏡７,計測カメラ８が一体となって移動する構成においても、副走査方向の移動による位置計測値への誤差の混入を防ぐことができるため、副走査方向の移動に伴い、処理位置と共にオートフォーカス顕微鏡７,計測カメラ８が移動する構成を採用することで、製造コスト及び移動手段を簡素化,軽量化することができる。

以上、この第１,第２実施形態の説明では、ＴＦＴ基板のゲートバスラインとソースバスラインでこの発明の位置決め制御の技術の説明をしたが、このようなパターンに限らず、副走査方向の位置を計測可能なパターンと、主走査方向の位置を計測できるパターンでかつ画像データの処理により位置が識別できるものであれば、どのようなパターンでも良い。

また、上記第１,第２実施形態では、液晶パネルのＴＦＴ基板で説明をしたが、例えばレーザー光による加工機械で直線形状に溝が掘られた金属基板等でもこの発明の適用は可能であり、基板の種類・材質に限定されず、基板状の物体でかつ表面に位置が画像で計測できるパターンが生成されたものであればよい。

画像の分解能等の仕様値、直交軸の移動時間、計測区間長も、本説明の事例に限定されず、必要な補正精度や、誤差量等により自由に組み合わせればよい。

この第１,第２実施形態では、インクジェットヘッド４が１つの場合の事例を示したが、複数個であってもよく、そのとき副走査軸は複数の軸で構成されてもよく、あるいは１つの副走査軸上にインクジェットヘッド４や計測カメラ８が複数搭載されても良い。

また、処理装置の処理内容は、インクジェット工法による機能液滴の塗布装置の事例で説明をしたが、レーザー加工装置によるものであってもよく、また基板面に対する計測手段であっても良く、処理内容に限定されない。

本直交軸の位置決め制御は、リニアサーボモータとして説明したが、ステッピングモーター等の推進手段、ボールねじ駆動等の駆動手段、オープンループ等の制御手段であっても、位置決め手段の種類には影響されない。

また、上記第１,第２実施形態では、インクジェット制御部２３、画像処理部２４、基板位置記憶部２５、タイミング制御部２６はいずれも個別に記載したが、複数の機能を組み合わせて構成してもよく、また、１制御部の機能を複数の制御装置で実現してもよく、各々の機能が連動して動作することができれば、本説明の実施形態に影響を受けない。

この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記第１,第２実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

図１はこの発明の第１実施形態の位置決め装置の一例としての液滴吐出装置の吐出処理部の概略構成を表す模式図である。 図２は上記液滴吐出装置の構成を示すブロック図である。 図３は上記液滴吐出装置の位置決め制御を行うときの計測カメラとインクジェットヘッドの関係を模式して示した鳥瞰図である。 図４は図３の模式図の上面図である。 図５は副走査時方向の位置決め制御動作についての説明図である。 図６は基板位置記憶部の構造説明図である。 図７は副走査軸の移動距離に応じた補正時間テーブルである。 図８は計測区間内の基板面の撮像画像と処理の説明図である。 図９は基板のパターンが無い領域よりパターンが形成された領域の境界部の処理の説明図である。 図１０はこの発明の第２実施形態の位置決め装置の一例としての液滴吐出装置の吐出処理部の概略構成を表す模式図である。 図１１は上記液滴吐出装置の構成を示すブロック図である。 図１２は上記液滴吐出装置の副走査時方向の位置決め制御動作についての説明図である。

符号の説明

１…処理対象の基板
２…吸着位置決め部
３…主走査軸
４…インクジェットヘッド
５…ヘッド回転軸
６…ヘッドＺ軸
７…オートフォーカス顕微鏡
８…計測カメラ
９,１０９…カメラＺ軸
１０,１４,１１０…副走査軸
１１…オートフォーカス顕微鏡
１２…計測カメラ
１３,１１３…カメラＺ軸
１５…ガントリビーム
１６…インクジェット保全部
１７…装置定盤部
２０…主制御装置
２１…主記憶装置
２２…インク供給部
２３…インクジェット制御装置
２４…画像処理部
２５…基板位置記憶部
２６…タイミング制御部
２７…直交軸制御部
２８…吸着位置決め制御部
２９…インクジェット保全制御部
３０…ゲートバスライン
３１…ソースバスライン
３２…計測カメラとインクジェットヘッドとの間の距離
３３…ノズル孔
３４…画素群
３５,３６,３７…画素
４１…撮像画像領域
５０…パターン

Claims (8)

1. 被処理物の処理面に対して処理を行う処理装置の処理位置を、上記処理面に対して略平行な平面に沿った第１の方向に上記処理面に対して相対的に移動させる第１の移動部と、
   上記処理装置の処理位置を第２の方向に上記処理面に対して相対的に移動させる第２の移動部と、
   上記第１の移動部による上記第１の方向の移動を行いながら上記処理装置による処理を行うとき、上記処理装置の処理位置よりも上記第１の方向の前方でかつ上記処理装置の処理位置から所定の距離をあけた位置において、上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置を順次計測する位置計測部と、
   上記位置計測部により計測された上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置を順次記憶する記憶部と、
   上記処理装置の処理位置を、上記第１の移動部により上記被処理物の処理面上の目標位置に向かって上記第１の方向に移動させるとき、上記記憶部に記憶された上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置に基づいて、上記目標位置が上記第２の方向にずれているときは、上記処理装置の処理位置を、上記第２の移動部により上記第２の方向に上記処理面に対して相対的に移動させる補正動作によって上記目標位置に到達するように、上記第１,第２の移動部を制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする位置決め装置。
2. 請求項１に記載の位置決め装置において、
   上記制御部は、上記処理装置の処理位置が、現在位置から、上記記憶部に記憶された上記被処理物の処理面上の被処理箇所までの区間で、上記第１の移動部により上記第１の方向に移動するのに要する時間と、上記第２の移動部により上記第２の方向に移動するのに要する時間とを順次比較し、上記第２の方向の移動に要する時間が、上記第１の方向の移動に要する時間より小さくなる上記被処理箇所を上記目標位置に定めることを特徴とする位置決め装置。
3. 請求項１または２に記載の位置決め装置において、
   上記位置計測部は、２次元の画像を撮像するための結像レンズを有することを特徴とする位置決め装置。
4. 請求項１から３までのいずれか１つに記載の位置決め装置において、
   上記制御部は、上記処理装置の処理位置を、上記第２の移動部により上記第２の方向に上記処理面に対して相対的に移動させる補正動作において、上記第２の移動部に対して補正動作量に相当するパルス指令信号を出力する位置決め制御部を有し、上記位置決め制御部から上記補正動作量に相当するパルス指令信号の出力が終了した時点で補正動作を終了したとすることを特徴とする位置決め装置。
5. 請求項１から４までのいずれか１つに記載の位置決め装置において、
   上記第２の方向は、上記第１の方向と同一の方向、上記被処理物の処理面に平行でかつ上記第１の方向に対して直交する直線方向、または、上記被処理物の処理面と上記処理装置との間を結ぶ直線に沿った方向の少なくとも１つの方向であることを特徴とする位置決め装置。
6. 請求項１から５までのいずれか１つに記載の位置決め装置において、
   上記位置計測部は、上記処理装置の処理位置と共に、上記第１の移動部により上記第１の方向に上記処理面に対して相対的に移動し、
   上記制御部は、上記処理装置の処理位置を、上記第１の移動部により上記第１の方向に上記処理面に対して相対的に移動させながら、上記位置計測部により上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置を計測する計測区間と上記第２の方向の上記目標位置のずれを補正する補正移動区間とを区別して交互に設けて、上記計測区間における上記位置計測部の計測結果に基づいて、次の上記補正移動区間で、上記処理装置の処理位置を、上記第２の移動部により上記第２の方向に上記処理面に対して相対的に移動させることを特徴とする位置決め装置。
7. 請求項１から５までのいずれか１つに記載の位置決め装置において、
   上記制御部は、上記位置計測部により上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置を計測するための基準物体が存在しない区間から上記基準物体が存在する区間に移行する境界領域では、上記基準物体が存在する区間の最初に上記位置計測部により計測された上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置に基づいて、上記処理装置の処理位置が、上記基準物体が存在する区間に移動する前に上記補正動作を行うことを特徴とする位置決め装置。
8. 被処理物の処理面に対して処理を行う処理装置の処理位置を、上記処理面に対して略平行な平面に沿った第１の方向に上記処理面に対して相対的に移動させる第１の移動部と、
   上記処理装置の処理位置を、第２の方向に上記処理面に対して相対的に移動させる第２の移動部と、
   上記第１の移動部による上記第１の方向の移動を行う工程において、上記処理装置による処理を行うとき、上記処理装置の処理位置よりも上記第１の方向の前方でかつ上記処理装置の処理位置から所定の距離をあけた位置において、上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置を順次計測する位置計測部と、
   上記位置計測部により計測された上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置を順次記憶する記憶部と、
   上記第１,第２の移動部を制御する制御部と
   を備えた位置決め装置の制御方法であって、
   上記制御部により上記第１,第２の移動部を制御することにより、上記処理装置の処理位置を、上記第１の移動部により上記被処理物の処理面上の目標位置に向かって上記第１の方向に移動させるとき、上記記憶部に記憶された上記被処理物の処理面上の被処理箇所の位置に基づいて、上記目標位置が上記第２の方向にずれているときは、上記処理装置の処理位置を、上記第２の移動部により上記第２の方向に上記処理面に対して相対的に移動させる補正動作によって上記目標位置に到達するようにしたことを特徴とする位置決め装置の制御方法。

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