<第1実施形態>
図1は本発明にかかる除去装置の第1実施形態を示す平面図である。また、図2は図1に示す除去装置の制御系を示すブロック図である。さらに、図3は図1に示す除去装置の動作を示す図であり、同図には動作フローチャートおよび動作の模式図が図示されている。なお、各図における方向を統一的に示すために、図1に示すようにXYZ直交座標軸を設定する。ここでは、XY平面が水平面、Z軸が鉛直軸を表す。より詳しくは、(+Z)方向が鉛直上向き方向を表している。また、物品(ブランケットおよび除去用転写プレート)の搬入出を含む外部からの装置へのアクセスはY軸方向に沿ってなされる。
特許文献1に記載の装置では、インクなどの塗布材料を塗布してなる塗布層を一方主面に担持したブランケットを用いて基板へのパターン層の形成、つまり印刷処理が行われる。すなわち、ブランケット上の塗布層をパターニングしてパターン層を形成した後で、当該パターン層を基板に転写している。このため、パターン層を基板に転写するのに使用されたブランケットの表面に塗布材料が部分的に残留し、当該ブランケットに付着していることがある。そこで、本発明にかかる除去装置は、上記装置で実行される転写動作および剥離動作と類似した動作を実行することでブランケットの付着する付着物を除去用の転写プレートに移動させ、これによってブランケットからの付着物の除去を行う。
以下、図1ないし図3を参照しつつ本発明にかかる除去装置の第1実施形態について詳述する。第1実施形態および後で説明する実施形態で取り扱うブランケットBLはガラス板または透明樹脂板の表面にシリコンゴムによる薄い弾性層が形成された板状体である。そして、除去動作を明確にするため、適宜、弾性層の表面SFに付着物が付着している状態にあるブランケットBLを「ブランケットBLi」と称する一方で、除去装置によって付着物が除去されたブランケットBLを「ブランケットBL0」と称する。また、第1実施形態などで取り扱う転写プレートTPはブランケットBLと同一の平面サイズを有するガラス板であり、転写プレートTPの表面張力はブランケットBLの表面SFの表面張力よりも低く、ブランケットBLの表面SFよりも高い濡れ性を有している。この転写プレートTPについても、ブランケットBLと同様に、適宜、付着物が付着している状態にある転写プレートを「転写プレートTPi」と称する一方で、付着物が付着していない転写プレートを「転写プレートTP0」と称する。
除去装置1Aは、転写処理を行う転写装置201と、剥離処理を行う剥離装置301と、ブランケットBLおよび転写プレートTPを搬送する搬送装置401とを有している。転写装置201では、図3の右上部に示すように2つの保持部2011、2012が鉛直軸方向Zにおいて互いに近接および離間自在に配置されている。これらのうち上方側に配置された保持部2011は、転写プレートTPを下方に向けて保持する転写プレート保持部であり、転写プレート保持部2011の鉛直下面に設けられる吸着機構(図示省略)によって転写プレートTPを吸着して保持する。もう一方の保持部2012は、付着物(ここでは、基板へのパターン層の形成によりブランケットBLの表面SFに残留したインクRI)が付着している表面SFを転写プレート保持部2011に向けた状態でブランケットBLを保持するブランケット保持部であり、ブランケット保持部2012の鉛直上面に設けられる吸着機構(図示省略)によってブランケットBLを吸着して保持する。これらの保持部2011、2012には、モータを駆動源とする昇降駆動部2013(図2)が連結されており、除去装置1Aを制御する制御装置500からの動作指令にしたがって昇降駆動部2013が作動し、図3の右上部に示すように転写プレート保持部2011がブランケット保持部2012に向かって降下すると、ブランケットBLと転写プレートTPとが互いに密着して密着体AB(図3の右中央部参照)を形成する。このとき、上記した表面張力の差異によって付着物RIが転写プレートTPに転写される。なお、本実施形態では、転写プレート保持部2011のみが昇降してブランケット保持部2012に対して近接および離間するように構成しているが、ブランケット保持部2012のみが昇降したり、両保持部2011、2012が互いに反対方向に昇降したりするように構成してもよい。この点については、次に説明する剥離装置301や後で説明する転写・剥離装置においても同様である。
剥離装置301では、図3の右中央部および右下部に示すように2つの保持部3011、3012が鉛直軸方向Zにおいて互いに近接および離間自在に配置されている。これらのうち上方側に配置された保持部3011は、密着体ABの転写プレートTPを上方より保持可能に構成された転写プレート保持部であり、転写プレート保持部3011の鉛直下面に設けられる吸着機構(図示省略)によって転写プレートTPを吸着して保持する。もう一方の保持部3012は、密着体ABのブランケットBLを下方から保持するブランケット保持部であり、ブランケット保持部3012の鉛直上面に設けられる吸着機構(図示省略)によってブランケットBLを吸着して保持する。これらの保持部3011、3012には、モータを駆動源とする昇降駆動部3013(図2)が連結されており、制御装置500からの動作指令にしたがって昇降駆動部3013が作動し、図3の右下部に示すように転写プレート保持部3011がブランケット保持部3012に向かって降下すると、密着体ABの転写プレートTPと当接し、吸着保持する。それに続いて、転写プレートTPを保持したまま転写プレート保持部3011が上昇すると、転写プレートTPがブランケットBLから剥離され、付着物RIはブランケットBLから転写プレートTPに完全に移動して除去される。
搬送装置401は、搬送ロボットなどの搬送機構で構成される搬送部402と、装置外部および搬送部402の間でブランケットBLの受渡しを行うブランケット受渡し部403と、装置外部および搬送部402の間で転写プレートTPの受渡しを行う転写プレート受渡し部404とを備えている。そして、搬送部402は、制御装置500からの動作指令にしたがって以下の搬送、つまり、
(1)装置外部からブランケット受渡し部403に提供されたブランケットBLiの転写装置201への搬入、
(2)装置外部から転写プレート受渡し部404に提供された転写プレートTP0の転写装置201への搬入、
(3)転写装置201で作成された密着体AB(図3参照)の剥離装置301への搬送、
(4)剥離装置301によって剥離されたブランケットBL0のブランケット受渡し部403への搬出、
(5)剥離装置301によって剥離された転写プレートTPiの転写プレート受渡し部404への搬出、
を実行可能となっている。
上記のように構成された除去装置1Aの各部は、制御装置500により制御される。図2に示すように、制御装置500は、装置全体の動作を司るCPU501と、各部に設けられたモータを制御するモータ制御部502と、各部に設けられた制御バルブ類を制御するバルブ制御部503と、吸着機構に供給する負圧を発生する負圧供給部504とを備えている。なお、外部から供給される負圧を利用可能である場合には制御装置500が負圧供給部504を備えていなくてもよい。
次に、上記のように構成された除去装置1AによりブランケットBLiから付着物の一例である残留インクRIを除去する除去処理について説明する。この除去装置1Aでは、制御装置500に装備されるメモリ(図示省略)に予め記憶されている除去プログラムにしたがってCPU501が装置各部を図3に示すように制御して除去処理を実行する。装置外部からブランケット受渡し部403にブランケットBLiが載置されると、搬送部402のハンド(図示省略)が当該ブランケットBLiを受け取る。そして、搬送部402がブランケットBLiを転写装置201に搬入し、図3の右上部に示すようにブランケットBLiの表面SF、つまり残留インクRIが付着した一方主面を転写プレート保持部2011に向けた状態でブランケット保持部2012に載置する(ステップS11)。これに続いて、ブランケット保持部2012の吸着機構によってブランケットBLiを吸着保持する。
また、搬送部402のハンドは予め装置外部から転写プレート受渡し部404に提供されている転写プレートTP0を受け取り、転写装置201に搬入する(ステップS12)。この時点では、転写プレート保持部2011はブランケット保持部2012から鉛直軸方向Zに十分に離間している。そして、図3の右上部に示すように既にブランケット保持部2012上に吸着保持されているブランケットBLiの表面SF全体と重なるように転写プレートTP0を位置決めし、その状態で転写プレート保持部2011の吸着機構によって吸着保持する。なお、本実施形態では、ブランケットBLiおよび転写プレートTP0の順で転写装置201に搬入しているが、この順序を入れ替えてもよいし、予めブランケット専用ハンドと転写プレート専用ハンドを用意しておき、両者を並行して動作させることで上記搬入動作および後で説明する搬出動作を同時に行うように構成してもよい。
これに続いて、昇降駆動部2013によって転写プレート保持部2011を降下させてブランケットBLと転写プレートTPとを互いに密着させて密着体ABを形成し(図3の右中央部参照)、これによって付着物である残留インクRIを転写プレートTPに転写する(ステップS13)。なお、密着体ABの形成から一定時間が経過すると、転写プレート保持部2011の吸着機構による転写プレートTPの吸着を解除した後で、昇降駆動部2013によって転写プレート保持部2011を上昇させて密着体ABから離間させる。
次のステップS14では、ブランケット保持部2012の吸着機構による密着体ABの吸着保持を解除した後で、搬送部402のハンドによって密着体ABを剥離装置301に搬送し、密着体ABのブランケットBLをブランケット保持部3012に載置する(ステップS14)。これに続いて、ブランケット保持部3012の吸着機構によってブランケットBLを吸着し、密着体ABを保持する。
こうして剥離装置301に搬入された密着体ABをブランケットBLと転写プレートTPに分離するために、昇降駆動部3013によって転写プレート保持部3011を降下させて密着体ABの転写プレートTPに当接させる。そして、転写プレート保持部3011の吸着機構によって転写プレートTPを吸着保持し、その保持状態を維持したまま昇降駆動部3013によって転写プレート保持部3011を上昇させる。これによって、ブランケットBLから転写プレートTPを剥離する(ステップS15)。このとき、残留インクRIは転写プレートTPに付着したまま転写プレートTPとともに上方に移動し、密着体ABは転写プレートTPiと、残留インクRIが除去されたブランケットBL0とに分離される。
これらのうちブランケットBL0を搬送部402によってブランケット受渡し部403に搬出し(ステップS16)、その後で転写プレートTPiを搬送部402によって転写プレート受渡し部404に搬出する(ステップS17)。もちろん、搬出順序はこれに限定されるものではなく、搬出順序を入れ替えてもよいし、両者を同時に搬出するように構成してもよい。この点については第2実施形態においても同様である。なお、このように搬出されたブランケットBL0はそのまま塗布装置(ブランケットBL0の表面SFにインクを塗布して塗布層を形成する装置)に搬送されて再利用される。一方、転写プレートTPiは転写プレート洗浄装置(図示省略)に搬送されて洗浄工程を受ける。この洗浄工程の一例については後で詳述する。
以上のように、本実施形態では、残留インクRIが付着しているブランケットの一方主面に対して転写プレートTPを密着させて残留インクRIを転写プレートTPに転写した(転写工程)後で、残留インクRIを担持したまま転写プレートTPをブランケットBLから剥離させてブランケットBLの表面SFから残留インクRIを除去している(剥離工程)。このため、ブランケットBLからの残留インクRIの除去を効率的に行うことができる。
また、転写プレートTPを用いた乾式方式で残留インクRIを除去しているため、次の作用効果も得られる。ブランケットBLから付着物を除去する方法としては、例えば特開平9−155306号公報や特開2006−41439号公報などに記載された洗浄方法を利用することができる。つまり、コロ搬送(ローラ搬送)によってブランケットを搬送しつつブランケットの表面に水や薬液などの処理液を供給し、いわゆるウェット洗浄を行う。この場合、ブランケットの表面部分、つまりシリコンゴム層が処理液によって膨潤する可能性は大きく、付着物の除去(ウェット洗浄)を受けたブランケットをそのまま再利用することができず、インクなどの塗布材料を塗布する前にブランケットの表面状態を整える必要がある。そのためには、ホットプレートを備えたベーク装置や減圧チャンバを備えた乾燥装置を別途設ける必要があり、除去装置の大型化および高コスト化は不可避となる。また、ウェット洗浄とベーク処理(あるいは乾燥処理)を組み合わせた除去装置では、ブランケットの再利用毎にシリコンゴム層の膨潤と収縮が発生し、シリコンゴム層の劣化が激しく、ランニングコストの増大を招いてしまう。これに対し、本実施形態では表面張力の差異を利用した物理的な作用による転写技術によって付着物の除去を図っているため、ベーク装置や乾燥装置などを追加設備する必要がなく、しかもブランケットの表面状態を著しく変化させることなく付着物を除去することができる。その結果、小型かつ低コストでブランケットを繰り返して使用することができる。
このように、第1実施形態では、転写プレートTPおよびブランケットBLがそれぞれ本発明の「転写体」および「板状体」の一例に相当している。そして、転写プレート保持部2011、3011がそれぞれ本発明の「第1転写体保持部」および「第2転写体保持部」の一例に相当している。また、ブランケット保持部2012、3012がそれぞれ本発明の「第1板状体保持部」および「第2板状体保持部」の一例に相当している。また、昇降駆動部2013、3013がそれぞれ本発明の「第1駆動部」および「第2駆動部」の一例に相当している。また、ステップS13およびS15がそれぞれ本発明の「転写工程」および「剥離工程」の一例に相当している。
<第2実施形態>
図4は本発明にかかる除去装置の第2実施形態を示す平面図である。また、図5は図4に示す除去装置の動作を示す図であり、同図には動作フローチャートおよび動作の模式図が図示されている。この第2実施形態が第1実施形態と大きく相違する点は、転写装置201および剥離装置301を設ける代わりに、転写工程と剥離工程とを同一装置内で行う転写・剥離装置601を設けている点であり、その他の構成は基本的に第1実施形態と同一である。以下、相違点を中心に説明し、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
第2実施形態にかかる除去装置1Bでは、搬送装置401に隣接して転写・剥離装置601が配置されている。この転写・剥離装置601では、図5の右上部に示すように2つの保持部6011、6012が鉛直軸方向Zにおいて互いに近接および離間自在に配置されている。これらのうち上方側に配置された保持部6011は、転写プレートTPを下方に向けて保持する転写プレート保持部であり、転写プレート保持部6011の鉛直下面に設けられる吸着機構(図示省略)によって転写プレートTPを吸着して保持する。もう一方の保持部6012は、残留インクRIが付着している表面SFを転写プレート保持部6011に向けた状態でブランケットBLを保持するブランケット保持部であり、ブランケット保持部6012の鉛直上面に設けられる吸着機構(図示省略)によってブランケットBLを吸着して保持する。転写プレート保持部6011には、モータを駆動源とする昇降駆動部6013が連結されており、制御装置500からの動作指令にしたがって昇降駆動部が作動し、図5の右上部に示すように転写プレート保持部6011がブランケット保持部6012に向かって降下したり、図5の右下部に示すように転写プレート保持部6011がブランケット保持部6012と反対側に上昇する。なお、この実施形態では、昇降駆動部6013が転写プレート保持部6011のみに連結されているが、昇降駆動部6013がブランケット保持部6012のみに連結されてブランケット保持部6012を昇降する、あるいは両保持部6011、6012に連結されて両保持部6011、6012を昇降するように構成してもよい。
次に、上記のように構成された除去装置1Bによる残留インクRIの除去処理について説明する。この除去装置1Bでは、制御装置500に装備されるメモリ(図示省略)に予め記憶されている除去プログラムにしたがってCPU501が装置各部を図5に示すように制御して除去処理を実行する。この除去装置1Bにおいても、第1実施形態と同様に、搬送部402によってブランケットBLiをブランケット受渡し部403から転写・剥離装置601に搬入する(ステップS21)とともに転写プレートTP0を転写プレート受渡し部404から転写・剥離装置601に搬入する(ステップS22)。なお、こうして搬入されたブランケットBLiおよび転写プレートTP0は、図5の右上部に示すように鉛直軸方向Zにおいて互いに離間しながら対向するように位置決めされ、それぞれブランケット保持部6012および転写プレート保持部6011に吸着保持される。なお、本実施形態では、ブランケットBLiおよび転写プレートTP0の順で転写・剥離装置601に搬入しているが、この順序を入れ替えてもよいし、予めブランケット専用ハンドと転写プレート専用ハンドを用意しておき、両者を並行して動作させることで上記搬入動作および後で説明する搬出動作を同時に行うように構成してもよい。
これに続いて、図5の右中部に示すように昇降駆動部6013によって転写プレート保持部6011を降下させてブランケットBLiと転写プレートTP0とを互いに密着させて残留インクRIを転写プレートTPに転写する(ステップS23)。こうして転写工程が完了すると、昇降駆動部3013によって転写プレート保持部3011を上昇させ、ブランケットBLから転写プレートTPを剥離する(ステップS24)。このとき、残留インクRIは転写プレートTPに付着したまま転写プレートTPとともに上方に移動し、転写プレートTPiと、残留インクRIが除去されたブランケットBL0とに分離される。
分離完了後に搬送部402によって、ブランケットBL0をブランケット受渡し部403に搬出し(ステップS25)、さらに転写プレートTPiを転写プレート受渡し部404に搬出する(ステップS26)。
以上のように、本実施形態においても、ブランケットBLiの表面SFに対して転写プレートTP0を密着させて残留インクRIを転写プレートTPに転写した(転写工程)後で、残留インクRIを担持したまま転写プレートTPをブランケットBLから剥離させてブランケットBLの表面SFから残留インクRIを除去している(剥離工程)。このため、第1実施形態と同様の作用効果が得られる。しかも、第2実施形態では、転写・剥離装置601において転写工程および剥離工程を連続して行っているため、第1実施形態に比べて除去装置の構成を簡素化することができる。
このように第2実施形態では、転写プレート保持部6011、ブランケット保持部6012および昇降駆動部6013がそれぞれ本発明の「転写体保持部」、「板状体保持部」および「駆動部」の一例に相当している。
<第3実施形態>
第1実施形態および第2実施形態では、本発明の「転写体」として転写プレートTPを用いているが、転写プレートTPの代わりに円筒または円柱形状の転写ローラ(あるいは転写ドラム)を用いてもよい。以下、図6を参照しつつ本発明の第3実施形態について説明する。
図6は本発明にかかる除去装置の第3実施形態を示す図であり、同図(a)は第3実施形態にかかる除去装置の側面図であり、同図(b)〜(d)は当該除去装置の動作を模式的に示す図である。この除去装置1Cでは、複数のローラ4071が所定の間隔を隔ててX方向に配置されており、これらのローラ4071によってブランケットBLをX方向に移動させる移動部407が構成されている。この移動部407では、制御装置500からの移動指令に応じてモータなどの駆動源が作動し、複数のローラ4071が所定方向(同図紙面において反時計方向)に回転する。これによって表面SFに残留インクRIが付着するブランケットBLiの表面SFを鉛直上方に向けた姿勢のままコロ搬送(ローラ搬送)によってブランケットBLiをX方向に移動する。
また、複数のローラ4071のうち密着位置CPに位置する一のローラ4071の鉛直上方に、ブランケットBLiの厚みと同一あるいは若干狭い間隔を隔てて転写ローラTRが回転自在に配置されている。この転写ローラTRは、その表面張力がブランケットBLの表面SFの表面張力よりも低く、ブランケットBLの表面SFよりも高い濡れ性を有する材料で形成され、Y方向においてブランケットBLiのY方向幅以上の幅を有するとともにブランケットBLiのX方向長さを超える周長を有している。また、この転写ローラTRはモータなどの回転部408に接続されており、制御装置500からの回転指令を受けて回転部408が作動することで転写ローラTRはブランケットBLiの移動と従動する方向(同図紙面において時計方向)に回転する。このため、密着位置CPにおいてブランケットBLiは転写ローラTRとローラ40711とで挟み込まれ、その状態のまま転写ローラTRに対してX方向に移動される。このように密着位置CPに対応するローラ4071が転写ローラTRのバックアップローラと機能し、転写ローラTRの周面とブランケットBLiの表面とを密着させ、ブランケットBLi上の残留インクRIを転写ローラTRに転写する(転写工程)。このように第3実施形態では、転写ローラTRの周面とブランケットBLiの表面とを密着領域はY方向に延びる線状形状を有しており、同図(b)に示すように移動工程を実行することで残留インクRIが密着位置CPに移動してくると、当該密着位置CPで転写ローラTRに転写される。
そして、当該転写工程に続いて剥離工程が実行される。すなわち、転写ローラTRの回転およびブランケットBLの移動が進むことで、同図(c)に示すように、密着位置CPに対して(+X)方向側で転写ローラTRの周面が残留インクRIを担持しながらブランケットBLから剥離される(剥離工程)。これによって、転写ローラTRの周面と残留インクRIが除去されたブランケットBL0とに分離される。
このように第3実施形態では、ブランケットBLのX方向移動と転写ローラTRの回転とによってX方向におけるブランケットBLの周面部位に対する転写工程と剥離工程とが連続的に行っている。そして、ブランケットBLの終端部(−X方向側端部)が密着位置CPを通過した時点で残留インクRIの全部が転写ローラTRの周面に転写される。なお、本実施形態では、転写ローラTRの周面に転写された残留インクRIを転写ローラTRの周面から取り除き、次のブランケットBLについても同様の除去処理を行うために、洗浄装置710が転写ローラTRの近傍に設けられている。
この洗浄装置710は、洗浄ローラ711と乾燥部712とを有しており、転写ローラTRに対して近接および離間自在に設けられている。そして、制御装置500からの動作指令に応じて洗浄装置710が同図(d)に示すように転写ローラTRに対して近接移動すると、洗浄ローラ711が転写ローラTRの周面に当接して当該周面に転写された残留インクRIを取り除き、回収する。なお、図6への図示を省略しているが、残留インクRIを除去するために洗浄ローラ711の周面に洗浄液が供給される。そこで、本実施形態では、洗浄液で濡れた転写ローラTRの周面を乾燥部712で乾燥させるように構成されている。なお、転写ローラTRの周面への残留インクRIの転写を行っている間(同図(b)および(c))、制御装置500は洗浄装置710を転写ローラTRの周面から退避させているが、常時当接させるように構成してもよい。このように洗浄装置710を転写ローラTRの周面に常時当接させる場合、転写ローラTRの周面がブランケットBLiのX方向長さ以下となるように転写ローラTRを構成してもよく、これによって除去装置1Cの小型化を図ることができる。
以上のように、第3実施形態では、転写ローラTRを本発明の「転写体」として用いているが、第1実施形態や第2実施形態と同様に、残留インクRIを転写ローラTRに転写した(転写工程)後で、残留インクRIを担持したまま転写ローラTRをブランケットBLから剥離させてブランケットBLの表面SFから残留インクRIを除去している(剥離工程)。このため、ブランケットBLからの残留インクRIの除去を効率的に行うことができる。
また、洗浄装置710による転写ローラTRの周面洗浄を行っているため、ブランケットBLに対する除去工程を繰り返して連続的に行うことができる。そのため、除去装置1Cの稼働効率を高めることができる。
<第4実施形態>
上記第1実施形態ないし第3実施形態では、除去装置1A〜1Cを独立して設けているが、本発明にかかる除去装置を印刷システムに組み込んで、(1)ブランケットBLに塗布層を形成する塗布処理、(2)塗布層をパターニングしてパターン層を形成した後で当該パターン層を基板に転写する印刷処理、(3)パターン層を基板に転写するのに使用されたブランケットから残留インクを除去する除去処理を実行するように構成してもよい。以下、図7ないし図28を参照しつつ印刷システム100の一例について、システムの概略構成および構成の配置レイアウトを説明した後で、各部の構成について詳述する。
<<印刷システムの構成およびレイアウト>>
図7は本発明にかかる除去装置の第4実施形態を装備する印刷システムの一例を示す図である。また、図8は図7に示す除去装置の制御系を示すブロック図である。この印刷システム100は、上記塗布処理を実行するための塗布装置800と、上記印刷処理のうち塗布層をパターニングするパターニング処理を実行するための転写装置202および剥離装置302と、上記印刷処理のうちパターン層を基板に転写する転写処理を実行するための転写装置203および剥離装置303と、上記除去処理を実行するための転写装置204および剥離装置304とを有している。
転写装置202および剥離装置302はX方向に配列されてパターニング処理用の第1装置列AL1を形成している。また、転写装置203および剥離装置303はY方向に配列されて転写処理用の第2装置列AL2を形成している。さらに、転写装置204、剥離装置304および塗布装置800はX方向に配列されて除去処理および塗布処理用の第3装置列AL3を形成している。そして、図7に示すように、第1装置列AL1と第3装置列AL3とがY方向に離間しながら平行に配置されるとともに、第1装置列AL1および第3装置列AL3の(+X)方向側に第2装置列AL2が配置されており、環状のブランケット搬送経路PTBに沿ってブランケットBLを循環搬送自在となっている。
第1装置列AL1(=転写装置202+剥離装置302)の(+Y)方向側では、版PPを洗浄する版洗浄装置720が配置されており、環状の版搬送経路PTPに沿ってパターニング処理に使用する版PPを搬送自在となっている。なお、図7中の「PPi」および「PP0」は版洗浄装置720に搬送される前後の版を示しており、版PPiはパターニング処理に使用されて表面にインクが付着している版を意味し、版PP0は版洗浄装置720によって洗浄されてパターニング処理に再利用される版を意味している。
また、第3装置列AL3(=転写装置204+剥離装置304+塗布装置800)の(−Y)方向側では、転写プレートTPを洗浄する転写プレート洗浄装置730が配置されており、環状の転写プレート搬送経路PTTに沿って除去処理に使用する転写プレートTPを搬送自在となっている。
図7中の破線PTSは第2装置列AL2(=転写装置203+剥離装置303)による転写処理を行うために基板SBを搬送する経路、つまり基板搬送経路を示している。
また、印刷システム100では、ブランケットBL、版PP、基板SBおよび転写プレートTPを搬送するために搬送装置401が設けられている。搬送装置401は、複数の搬送部402、複数のブランケット受渡し部403、複数の転写プレート受渡し部404、複数の版受渡し部405および複数の基板受渡し部406を有しており、ブランケット搬送経路PTB、版搬送経路PTP、転写プレート搬送経路PTTおよび基板搬送経路PTS上に配置されている。
この印刷システム100では、ブランケットBLは表面SF(塗布層やパターン層が形成され、転写処理後に残留インクが付着するブランケットBLの一方主面)を常時鉛直上方、つまり(+Z)方向に向けた状態で各種処理を受ける。そのため、ブランケット搬送経路PTB以外の搬送経路PTP、PTT、PTSのうち少なくともブランケット搬送経路PTBと重なる経路部分では、版PP、基板SBおよび転写プレートTPはブランケットBLを接触する一方主面を鉛直下方、つまり(−Z)方向に向けた状態で搬送される。そこで、印刷システム100では、版PP、基板SBや転写プレートTPを搬送する搬送部402の一部については、ハンド(図示省略)を反転させる反転機構を装備しており、版PP、基板SBや転写プレートTPの主面を反転させることが可能となっている。そこで、図7においては、反転機構を有する搬送部402については二重丸印を付す一方で、反転機構を有さない搬送部402については丸印を付して両者を区別している。
上記のようにレイアウトされた印刷システム100の各部は、制御装置500により制御される。図8に示すように、制御装置500は、システム全体の動作を司るCPU501と、各装置に設けられたモータを制御するモータ制御部502と、各装置に設けられた制御バルブ類を制御するバルブ制御部503と、各装置に供給する負圧を発生する負圧供給部504と、カメラにより撮像された画像に対し画像処理を施す画像処理部505と、乾燥空気や不活性ガスなどの気体を供給するガス供給部506とを備えている。なお、ここでは、制御装置500によりシステム各部を直接制御しているが、各装置を個別の制御装置で制御するとともにホストコンピュータが通信によって各制御装置を制御するように構成してもよいことは言うまでもない。
次に、印刷システム100を構成する各装置について説明する。
<<塗布装置>>
図9は、図7に示す印刷システムに装備された塗布装置の一例を示す斜視図である。この塗布装置800はブランケットBLを吸着保持するためのブランケット保持部810を備えている。このブランケット保持部810には、図示を省略した複数のリフトピンが、適宜の間隔をおいて設けられている。これらのリフトピンは、ブランケットBLの搬入、搬出時に、ブランケットBLをその下方より支持して、ブランケット保持部810の表面より上方に上昇させる。
ブランケット保持部810の上方には、このブランケット保持部810の両側部分から略水平に掛け渡されたキャリッジ820が設けられている。このキャリッジ820は、スリットノズル830を支持するためのノズル支持部840と、このノズル支持部840の両端を支持する左右一対の昇降機構850とを備える。また、ブランケット保持部810の両端部には、略水平方向に平行に伸びる一対の走行レール860が配設される。これらの走行レール860は、キャリッジ820の両端部をガイドすることにより、キャリッジ820を、図9に示すY方向に往復移動させる。
ブランケット保持部810およびキャリッジ820の両側部分には、ブランケット保持部810の両側の縁側に沿って、それぞれ固定子871と移動子872を備える一対のリニアモータ870が配設されている。また、ブランケット保持部810およびキャリッジ820の両側部分には、それぞれスケール部と検出子とを備えた一対のリニアエンコーダ880が固設される。このリニアエンコーダ880は、キャリッジ820の位置を検出する。
このように構成された塗布装置800では、キャリッジ820がY方向に往路移動する間にスリットノズル830からインクを連続的に吐出させてブランケットBLの表面SFにインクを供給して塗布層を形成する。なお、本実施形態では、スリットノズル830のインク吐出口のX方向幅がブランケットBLの幅よりも短く、かつパターン層の幅よりも長くなるように設定されており、塗布装置800は図10に示す位置関係で塗布層を塗布する。
図10は、ブランケット、塗布層、版、基板および有効領域の位置関係を模式的に示す図である。塗布装置800は、図10に示す位置関係となるように、ブランケットBLの表面SFに塗布層CLを形成する。すなわち、ブランケットBLでは、その中央部分に塗布層CLは塗布されるが、周縁部にはインクが塗布されていない余白部分となっている。なお、同図中の符号「AR」は、塗布層CLを版PPによってパターニングして得られるパターン層が基板SBに対して有効に転写されてデバイスとして機能する有効領域を示している。この実施形態では、有効領域ARは塗布層CLよりも狭く、転写工程および剥離工程を行うことで塗布層CLから有効領域ARを除いた額縁形状の領域(以下「残留領域」という)RRがブランケットBLの表面SFに残留する。このように残留領域RRを設ける理由は、塗布層CL全体を均一な膜厚で塗布することは事実上難しいためである。つまり、膜厚が均一な塗布層CLの中央領域のみを使ってパターン層を形成するためである。これによって良好なパターン層を形成することができ、基板SBへのパターン層の形成を良好に行うことができる。
<<転写装置>>
印刷システム100では、3種類の転写装置202、203、204が設けられているが、これらは基本的に同一構成を有している。そこで、転写装置203について説明し、転写装置202、204についての説明を省略する。
図11は、図7に示す印刷システムに装備された転写装置の一例を示す斜視図である。なお、同図では、装置の内部構成を示すために外部カバーを除いた状態を示している。この転写装置203では、基板SBおよびブランケットBLの搬入出はY軸方向に沿ってなされる。
この転写装置203は、メインフレーム2に上ステージブロック4および下ステージブロック6が取り付けられた構造を有している。図11では、各ブロックの区別を明示するために、上ステージブロック4には粗いピッチのドットを、また下ステージブロック6にはより細かいピッチのドットを付している。
転写装置203は、下ステージブロック6により保持されたブランケットBLと、上ステージブロック4により保持された基板SBとを互いに当接させることでブランケットBLと基板SBとを密着させてブランケットBL上のパターン層を基板SBに転写する装置である。
転写装置203の下ステージブロック6は、メインフレーム2のベースフレーム21により支持されている。一方、上ステージブロック4は、下ステージブロック6をX方向から挟むようにベースフレーム21から立設されY方向に延びる1対の上ステージ支持フレーム22,23に取り付けられている。
また、メインフレーム2には、装置に搬入される基板SBとブランケットBLとの位置検出を行うためのプリアライメントカメラが取り付けられている。具体的には、Y軸方向に沿って装置に搬入される基板SBのエッジを異なる3か所で検出するための3基の基板用プリアライメントカメラ241,242,243が、上ステージ支持フレーム22,23から立設されたブームにそれぞれ取り付けられている。同様に、Y軸方向に沿って装置に搬入されるブランケットBLのエッジを異なる3か所で検出するための3基のブランケット用プリアライメントカメラ244,245,246が上ステージ支持フレーム22,23から立設されたブームにそれぞれ取り付けられている。なお図11では、上ステージブロック4の背後に位置する1基のブランケット用プリアライメントカメラ246が現れていない。
図12は下ステージブロックの構造を示す斜視図である。下ステージブロック6では、中央部が開口するプレート状のアライメントステージ601の四隅にそれぞれ支柱602が鉛直軸方向(Z方向)に立設されており、これらの支柱602により、ステージ支持プレート603が支持されている。図示を省略しているが、アライメントステージ601の下部には、鉛直軸方向Zに延びる回転軸を回転中心とする回転方向(以下、「θ方向」と称する)、X方向およびY方向の3自由度を有する例えばクロスローラベアリング等のアライメントステージ支持機構(図示省略)が設けられており、該アライメントステージ支持機構を介してアライメントステージ601はベースフレーム21に取り付けられている。したがって、アライメントステージ支持機構の作動によって、アライメントステージ601はベースフレーム21に対してX方向、Y方向およびθ方向に所定の範囲で移動可能である。
ステージ支持プレート603の上部に、上面が略水平面と一致する平面となり中央部に開口窓611が形成された環状矩形の下ステージ61が配置されている。下ステージ61の上面にブランケットBLが載置され、下ステージ61がこれを保持する。
開口窓611の開口サイズについては、ブランケットBLの表面領域のうち、パターン形成領域として有効に機能する中央部の有効領域AR(図10参照)の平面サイズよりは大きいことが必要である。つまり、ブランケットBLが下ステージ61に載置されたとき、ブランケットBL下面のうち有効領域ARに対応する領域の全体が開口窓611に臨み、有効領域ARの下方が完全に開放された状態である必要がある。またパターン形成材料による塗布層は、少なくとも有効領域ARの全体を覆うように形成される。
下ステージ61の上面61aには、開口窓611の周縁各辺にそれぞれ沿うように複数の溝612が設けられており、各溝612は図示しない制御バルブを介して制御装置500の負圧供給部504に接続されている。各溝612は、ブランケットBLの平面サイズよりも小さい平面サイズの領域内に配置されている。そして、図において一点鎖線で示すように、ブランケットBLは、これらの溝612を全て覆うようにして下ステージ61に載置される。またこれを可能とするために、下ステージ上面61aにブランケットBLの位置規制用のストッパ部材613が適宜配置される。
各溝612に負圧が供給されることにより各溝612は真空吸着溝として機能し、こうしてブランケットBLの周縁部の四辺が下ステージ61の上面61aに吸着保持される。真空吸着溝を互いに独立した複数の溝612で構成することにより、何らかの原因で一部の溝において真空破壊が生じても他の溝によるブランケットBLの吸着が維持されるので、ブランケットBLを確実に保持することができる。また、単独の溝を設けた場合よりも強い吸着力でブランケットBLを吸着することができる。
下ステージ61の開口窓611の下方には、ブランケットBLをZ軸方向に上下動させるための昇降ハンドユニット62,63と、ブランケットBLに下方から当接して押し上げる転写ローラユニット64とが設けられている。
図13は昇降ハンドユニットの構造を示す図である。2つの昇降ハンドユニット62,63の構造は同一であるので、ここでは一方の昇降ハンドユニット62の構造について説明する。昇降ハンドユニット62は、ベースフレーム21からZ方向に立設された2本の支柱621,622を有しており、これらの支柱621,622に対してプレート状のスライドベース623が上下動可能に取り付けられている。より具体的には、2本の支柱621,622にはそれぞれ鉛直軸方向(Z方向)に延びるガイドレール6211,6221が取り付けられており、スライドベース623の背面、つまり(+Y)側主面に取り付けられた図示しないスライダがガイドレール6211,6221に摺動自在に取り付けられる。そして、例えばモータおよびボールねじ機構などの適宜の駆動機構を備える昇降機構624が、制御装置500からの制御指令に応じてスライドベース623を上下動させる。
スライドベース623には複数(この例では4本)のハンド625が上下動自在に取り付けられている。各ハンド625の構造は、配設位置に応じてベース部分の形状が異なる点を除いて基本的に同一である。各ハンド625は、スライドベース623の正面、つまり(−Y)側主面に鉛直軸方向(Z方向)に沿って取り付けられたガイドレール626に対して摺動自在に係合されたスライダ627に固定されている。スライダ627はスライドベース623の背面に取り付けられた例えばロッドレスシリンダなどの適宜の駆動機構を備える昇降機構628に連結されており、該昇降機構628の作動によりスライドベース623に対して上下方向に移動する。各ハンド625にはそれぞれ独立の昇降機構628が設けられており、各ハンド625を個別に上下動させることができる。
つまり、昇降ハンドユニット62では、昇降機構624がスライドベース623を上下動させることで各ハンド625を一体的に昇降させることができるとともに、各昇降機構628が独立して作動することで各ハンド625を個別に昇降させることが可能となっている。
ハンド625の上面625aはY方向を長手方向とする細長い平面状に仕上げられており、該上面625aをブランケットBLの下面に当接させてブランケットBLを支持することができる。また上面625aには、図示しない配管および制御バルブを介して制御装置500に設けられた負圧供給部504と連通する吸着孔625bが設けられている。これにより、吸着孔625bには必要に応じて負圧供給部504からの負圧が供給されて、ハンド625の上面625aにブランケットBLを吸着保持することができる。そのため、ハンド625でブランケットBLを支持する際の滑りを防止することができる。
また、吸着孔625bに対しては、図示しない配管および制御バルブを介して制御装置500のガス供給部506から適宜の気体、例えば乾燥空気や不活性ガスなどが必要に応じて供給される。すなわち、制御装置500により制御される各制御バルブの開閉によって、吸着孔625bには、負圧供給部504からの負圧およびガス供給部506からの気体が選択的に供給される。
ガス供給部506からの気体が吸着孔625bに供給されるとき、吸着孔625bからは少量の気体が吐出される。これによりブランケットBLの下面とハンド上面625aとの間に微小な隙間が形成され、ハンド625はブランケットBLを下方から支持しつつ、ブランケットBL下面からは離間した状態となる。そのため、各ハンド625によりブランケットBLを支持しながら、ブランケットBLを各ハンド625に対して摺擦させることなく水平方向に移動させることができる。なお、気体吐出孔を吸着孔625bとは別にハンド上面625aに設けてもよい。
図12に戻って、下ステージブロック6では、上記のような構成を有する昇降ハンドユニット62,63がハンド625を内向きにしてY方向に向かい合うように対向配置されている。各ハンド625が最も下降した状態では、ハンド上面625aは下ステージ上面61aよりも下方、つまり(−Z)方向に大きく後退した位置にある。一方、各ハンド625が最も上昇した状態では、各ハンド625の先端は下ステージ61の開口窓611から上方へ突き出した状態となり、ハンド上面625aは下ステージ上面61aよりも上方、つまり(+Z)方向に突出した位置まで到達する。
また、上方から見たとき、両昇降ハンドユニット62,63の互いに向かい合うハンド625の先端同士の間には一定の間隔が設けられており、これらが接触することはない。また次に述べるように、この隙間を利用して、転写ローラユニット64がX方向に移動する。
図14は転写ローラユニットの構造を示す図である。転写ローラユニット64は、Y方向に延びる円筒状のローラ部材である転写ローラ641と、該転写ローラ641の下方に沿ってY方向に延びその両端部で転写ローラ641を回転自在に支持する支持フレーム642と、適宜の駆動機構を有し支持フレーム642をZ方向に上下動させる昇降機構644とを有している。転写ローラ641は回転駆動機構と接続されておらず、自由回転する。また、支持フレーム642には、転写ローラ641の表面に下方から当接して転写ローラ641の撓みを防止するバックアップローラ643が設けられている。
Y方向における転写ローラ641の長さは、下ステージ61の開口窓611の四辺のうちY方向に沿った辺の長さ、つまり開口窓611のY方向における開口寸法よりは短く、かつ、後述する上ステージに保持されたときの基板SBのY方向に沿った長さよりは長い。ブランケットBLのうちパターン形成領域として有効な有効領域ARの長さは当然に基板SBの長さ以下であるから、Y方向において転写ローラ641は有効領域ARよりも長い。
昇降機構644は、ベース部644aと、該ベース部644aから上方に延びて支持フレーム642のY方向における中央付近に連結された支持脚644bを有している。支持脚644bはモータまたはシリンダ等の適宜の駆動機構によりベース部644aに対して上下動可能となっている。ベース部644aは、X方向に延設されたガイドレール646に対して摺動自在に取り付けられており、さらに例えばモータおよびボールねじ機構などの適宜の駆動機構を備える移動機構647に連結されている。ガイドレール646は、X方向に延設されてベースフレーム21に固定された下部フレーム645の上面に取り付けられている。移動機構647が作動することにより、転写ローラ641、支持フレーム642および昇降機構644が一体的にX方向に走行する。
詳しくは後述するが、この転写装置203では、下ステージ61に保持されたブランケットBLに転写ローラ641を当接させてブランケットBLを部分的に押し上げることにより、上ステージに保持されてブランケットBLに近接対向配置された基板SBにブランケットBLを当接させる。
昇降機構644は、昇降ハンドユニット62,63の互いに向かい合うハンド625が作る隙間を通って走行する。また各ハンド625は、その上面625aが転写ローラユニット64の支持フレーム642の下面より下方まで(−Z)方向に後退可能となっている。したがってこの状態で昇降機構644が走行することで、転写ローラユニット64の支持フレーム642が各ハンド625の上面625aの上方を通過し、転写ローラユニット64とハンド625とが衝突することが回避される。
次に上ステージブロック4の構造について説明する。図11に示すように、上ステージブロック4は、X方向に延びる構造体である上ステージアセンブリ40と、上ステージ支持フレーム22,23からそれぞれ立設されて上ステージアセンブリ40のX方向両端部をそれぞれ支持する1対の支持柱45,46と、例えばモータおよびボールねじ機構などの適宜の駆動機構を備え上ステージアセンブリ40全体をZ方向に昇降移動させる昇降機構47とを備えている。
図15は上ステージアセンブリの構造を示す図である。上ステージアセンブリ40は、下面に基板SBを保持する上ステージ41と、上ステージ41の上部に設けられた補強フレーム42と、補強フレーム42に結合されてX方向に沿って水平に延びる梁状構造体43と、上ステージ41に装着される上部吸着ユニット44とを備えている。図15に示すように、上ステージアセンブリ40はその外形上の中心を含むXZ平面およびYZ平面に対してそれぞれ概ね対称な形状を有している。
上ステージ41は、保持すべき基板SBの平面サイズより少し小さい平板状部材であり、水平姿勢に保持されたその下面41aが基板SBを当接させて保持する保持平面となっている。保持平面は高い平面度が要求されるので、その材料としては石英ガラスまたはステンレス板が好適である。また保持平面には後述する上部吸着ユニット44の吸着パッドを装着するための貫通孔が設けられている。
補強フレーム42は、上ステージ41の上面にZ方向に延設された補強リブの組み合わせからなっており、図に示すように、上ステージ41の撓みを防止してその下面(保持平面)41aの平面度を維持するために、YZ平面と平行な補強リブ421と、XZ平面と平行な補強リブ422とがそれぞれ複数適宜組み合わされている。補強リブ421,422は例えば金属板により構成することができる。
また、梁状構造体43は、複数の金属板を組み合わせて形成されたX方向を長手方向とする構造体であり、その両端部が支持柱45,46に支持されて上下動可能となっている。具体的には、支持柱45,46にはZ方向に延びるガイドレール451,461がそれぞれ設けられる一方、これと対向する梁状構造体43の(+Y)側主面に図示しないスライダが取り付けられており、これらが摺動自在に係合されている。そして、図11に示すように、梁状構造体43と支持柱46とは昇降機構47によって連結されており、昇降機構47が作動することにより、梁状構造体43が水平姿勢を維持したまま鉛直軸方向(Z方向)に移動する。上ステージ41は補強フレーム42を介して梁状構造体43と一体的に結合されているので、昇降機構47の作動により、上ステージ41が保持平面41aを水平に保ったまま上下動する。
なお、補強フレーム42および梁状構造体43の構造は図示したものに限定されない。ここではYZ平面と平行な板状部材とXZ平面と平行な板状部材とを組み合わせて必要な強度を得ているが、これ以外の形状に板金やアングル部材等を適宜組み合わせてもよい。このような構造とするのは上ステージアセンブリ40を軽量に構成するためである。各部の撓みを低減させるために、上ステージ41の厚みを増したり梁状構造体43を中実体とすることも考えられるが、そのようにすると上ステージアセンブリ40全体の質量が大きくなってしまう。
装置の上部に配置される構造物の重量が大きくなると、これを支持したり移動させたりするための機構にさらなる強度および耐久性が必要となり、装置全体も非常に大きく重くなってしまう。板材等の組み合わせにより必要な強度を得つつ、構造物全体の軽量化を図ることがより現実的である。
また、補強フレーム42により囲まれた上ステージ41の上部には、1対の上部吸着ユニット44が装着される。一方の上部吸着ユニット44が上方へ取り出された状態が図15上部に示されている。上部吸着ユニット44では、支持フレーム441から下方へ延びる複数のパイプ442の下端に例えばゴム製の吸着パッド443がそれぞれ装着されている。各パイプ442の上端側は図示しない配管および制御バルブを介して制御装置500の負圧供給部504に接続されている。支持フレーム441は、補強フレーム42を構成するリブ421,422と干渉しない形状とされる。
支持フレーム441は、1対のスライダ444とこれに係合する1対のガイドレール445を介して、ベースプレート446に対し鉛直軸方向に移動自在に支持されている。また、ベースプレート446と支持フレーム441とは、例えばモータおよびボールねじ機構などの適宜の駆動機構を有する昇降機構447により結合されている。昇降機構447の作動により、ベースプレート446に対して支持フレーム441が昇降し、これと一体的にパイプ442および吸着パッド443が昇降する。
ベースプレート446が上ステージ41に固定されることで、上部吸着ユニット44が上ステージ41に装着される。この状態では、各パイプ442の下端および吸着パッド443は、上ステージ41に設けられた図示しない貫通孔に挿通されている。そして、昇降機構447の作動により、吸着パッド443は、その下面が上ステージ41の下面(保持平面)41aよりも下方まで吐出した吸着位置と、下面が上ステージ41の貫通孔の内部(上方)に退避した退避位置との間で昇降移動する。また吸着パッド443の下面が上ステージ41の保持平面41aとほぼ同一高さに位置決めされたとき、上ステージ41と吸着パッド443とが協働して、基板SBを保持平面41aに保持することができる。
図11に戻って、上記のように構成された上ステージアセンブリ40はベースプレート481上に設けられている。より詳しくは、支持柱45,46がそれぞれベースプレート481に立設されており、該支持柱45,46に対して上ステージアセンブリ40が昇降可能に取り付けられている。ベースプレート481は、上ステージ支持フレーム22,23に取り付けられ例えばクロスローラベアリング等の適宜の可動機構を備える上ステージブロック支持機構482により支持されている。
このため、上ステージアセンブリ40全体が、メインフレーム2に対して水平移動可能となっている。具体的には、ベースプレート481が上ステージブロック支持機構482の作動により水平面、すなわちXY平面内で水平移動する。支持柱45,46のそれぞれに対応して設けられた1対のベースプレート481は互いに独立して移動可能となっており、これらの移動に伴って、上ステージアセンブリ40はメインフレーム2に対してX方向、Y方向およびθ方向に所定の範囲で移動可能である。
次に、上記のように構成された転写装置203における転写処理について説明する。この転写処理では、上ステージ41に保持された基板SBと、下ステージ61に保持されたブランケットBLとが微小なギャップを隔てて近接対向配置される。そして、転写ローラ641がブランケットBLの下面に当接してブランケットBLを局所的に上方へ押し上げながらブランケットBL下面に沿って移動する。押し上げられたブランケットBLは基板SBとまず局所的に当接し、ローラ移動に伴って当接部分が次第に拡大して最終的には基板SBの全体と当接する。これにより、ブランケットBLと基板SBとが密着されてブランケットBL上のパターン層が基板SBに転写される。
図16ないし図22は処理の各段階における装置各部の位置関係を模式的に示す図である。以下、転写処理における各部の動作を図16ないし図22を参照しつつ説明する。なお、処理の各段階における各部の関係をわかりやすく示すために、当該段階の処理に直接に関係しない構成またはそれに付すべき符号の図示を省略することがある。
この転写処理では、初期化された転写装置203に対して、まず基板SBが図7の基板搬送経路PTSに沿って搬入され、上ステージ41にセットされる。次いで、版PPによりパターニングされたパターン層を担持したブランケットBLが図7のブランケット搬送経路PTBに沿って搬入され、下ステージ61にセットされる。基板SBはパターン層の転写を受ける被転写面を下向きにして、またブランケットBLはパターン層を上向きにして搬入される。
図16は、基板SBが装置に搬入され上ステージ41にセットされるまでの過程を示している。図16(a)に示すように、初期状態では、上ステージ41が上方に退避して下ステージ61との間隔が大きくなっており、両ステージの間に広い処理空間SPが形成されている。また、各ハンド625は下ステージ61の上面よりも下方に退避している。転写ローラ641は下ステージ61の開口窓611に臨む位置のうち最も(−X)方向に寄った位置で、かつ鉛直軸方向(Z方向)には下ステージ61の上面よりも下方に退避した位置にある。負圧供給部504に接続される各制御バルブは閉じられている。
この状態で、(−Y)方向から(+Y)方向に向かって、搬送部402の基板用ハンドHSに載置された基板SBが、予めその厚みが計測された上で処理空間SPに搬入される。このときハンド625および転写ローラ641が下方に退避していることで、搬入作業を容易にすることができる。基板SBが所定の位置に位置決めされると、矢印で示すように上ステージ41が降下してくる。
上ステージ41が基板SBに近接した所定の位置まで降下すると、図16(b)に示すように、上ステージ41に設けられた吸着パッド443が上ステージ41の下面、つまり保持平面41aよりも下方までせり出してきて、基板SBの上面に当接する。吸着パッド443につながる制御バルブが開かれることで、吸着パッド443により基板SBの上面が吸着されて基板SBが保持される。そして、吸着を継続したまま吸着パッド443を上昇させることで、基板SBは基板用ハンドHSから持ち上げられる。この時点で基板用ハンドHSは装置外へ移動する。
最終的には、図16(c)に示すように、吸着パッド443の下面が保持平面41aと同一高さあるいはそれより僅かに高い位置まで上昇し、これにより基板SBの上面が上ステージ41の保持平面41aに密着した状態で保持される。上ステージ41の下面に吸着溝もしくは吸着孔を設け、これらにより基板SBを吸着する構成であってもよい。このようにして基板SBの保持が完了する。
図17および図18は、基板SBの搬入後、ブランケットBLが搬入されて下ステージ61に保持されるまでの過程を示している。上ステージ41による基板SBの保持が完了すると、図17(a)に示すように、上ステージ41を上昇させて再び広い処理空間SPを形成するとともに、各ハンド625を下ステージ61の上面61aよりも上方まで上昇させる。このとき、各ハンド625の上面625aが全て同一高さとなるようにする。
この状態で、図17(b)に示すように、上面にパターン層PLが形成されたブランケットBLが搬送部402のブランケット用ハンドHBに載置されて処理空間SPに搬入されるのを受け付ける。ブランケットBLは搬入に先立ってその厚みが計測される。ブランケット用ハンドHBは、ハンド625と干渉することなくそれらの隙間を通って進入することができるように、Y方向に延びるフィンガーを有するフォーク型のものであることが望ましい。
ブランケット用ハンドHBが進入後降下する、またはハンド625が上昇することによって、ハンド625の上面625aはブランケットBLの下面に当接し、図17(c)に示すように、それ以降ブランケットBLはハンド625により支持される。ハンド625に設けた吸着孔625b(図13)に負圧を供給することで、支持をより確実なものとすることができる。こうしてブランケットBLはブランケット用ハンドHBからハンド625に受け渡され、ブランケット用ハンドHBについては装置外へ排出することができる。
その後、図18(a)に示すように、各ハンド625の上面625aの高さを揃えたままハンド625を降下させ、最終的にはハンド上面625aを下ステージ61の上面61aと同じ高さとする。これにより、ブランケットBL四辺の周縁部が下ステージ61の上面61aに当接する。
このとき、図18(b)に示すように、下ステージ上面61aに設けた真空吸着溝612に負圧を供給して、ブランケットBLを吸着保持する。これに伴い、ハンド625での吸着は解除する。これにより、ブランケットBLは、その四辺の周縁部を下ステージ61により吸着保持された状態となる。図18(b)では、ハンド625による吸着保持を解除したことを明示するためにブランケットBLとハンド625とが離間しているが、実際にはブランケットBLの下面がハンド上面625aに当接した状態が維持される。
仮にこの状態でハンド625を離間させたとすると、ブランケットBLは自重によって中央部が下方へ撓み、全体として下に凸の形状になると考えられる。ハンド625を下ステージ上面61aと同じ高さに維持することによって、このような撓みを抑えてブランケットBLを平面状態に維持することができる。こうして、ブランケットBLはその周縁部が下ステージ61により吸着保持されつつ、中央部についてはハンド625により補助的に支持された状態となって、ブランケットBLの保持が完了する。
基板SBとブランケットBLとの搬入順序は上記と逆であっても構わない。ただし、ブランケットBLを搬入した後に基板SBを搬入する場合、基板SBの搬入時にブランケットBL上に異物が落下してパターン層PLを汚染したり欠陥を発生させるおそれがある。上記のように基板SBを上ステージ41にセットした後に下ステージ61にブランケットBLをセットすることで、そのような問題を未然に回避することが可能である。
こうして上下ステージに基板SBおよびブランケットBLがそれぞれセットされると、続いて基板SBおよびブランケットBLのプリアライメント処理が行われる。さらに、両者が予め設定されたギャップを隔てて対向するように、ギャップ調整が行われる。
図19はギャップ調整処理およびアライメント処理の過程を示す図である。このうち図19(c)に示す精密アライメント処理は転写装置203でのみ実行され、その他の転写装置202、204では実行されない。これは、塗布層にパターン層を形成する精度や転写プレートTPをブランケットBLに転写する精度がパターン層を基板SBに転写する精度に比べて低いことに起因する。
上記のように基板SBやブランケットBLが外部の装置から搬入されるが、その受け渡しの際に位置ずれが起こり得る。プリアライメント処理は、上ステージ41に保持された基板SBと、下ステージ61に保持されたブランケットBLとのそれぞれを、以後の処理に適した位置に概略位置決めするための処理である。
図19(a)はプリアライメントを実行するための構成の配置を模式的に示す側面図である。前述したように、この実施形態では、装置上部に全部で6基のプリアライメントカメラ241〜246が設けられている。このうち3基のカメラ241〜243は、上ステージ41に保持された基板SBの外縁を検出するための基板用プリアライメントカメラである。また、他の3基のカメラ244〜246は、ブランケットBLの外縁を検出するためのブランケット用プリアライメントカメラである。なお、ここではプリアライメントカメラ241〜243を便宜的に「基板用プリアライメントカメラ」と称しているが、これらは基板SBの位置合わせおよび基板SBの位置合わせのいずれにも使用可能なものであり、またその処理内容も同じである。
図11および図19(a)に示すように、基板用プリアライメントカメラ241,242はX方向には略同位置でY方向に互いに位置を異ならせて設置されており、基板SBの(−X)側外縁部を上方からそれぞれ撮像する。上ステージ41は基板SBより少し小さい平面サイズに形成されているため、上ステージ41の端部よりも外側まで延びた基板SB(または基板SB)の(−X)側外縁部を上方から撮像することができる。また、図には現れないが、図19(a)紙面の手前側にはもう1基の基板用プリアライメントカメラ243が設けられており、該カメラ243は基板SB(または基板SB)の(−Y)側外縁部を上方から撮像する。
一方、ブランケット用プリアライメントカメラ244,246はX方向には略同位置でY方向に互いに位置を異ならせて設置されており、下ステージ61に載置されるブランケットBLの(+X)側外縁部を上方からそれぞれ撮像する。また、図19(a)紙面の手前側にもう1基のブランケット用プリアライメントカメラ245が設けられており、該カメラ245はブランケットBLの(−Y)側外縁部を上方から撮像する。
これらのプリアライメントカメラ241〜246による撮像結果から基板SBおよびブランケットBLの位置がそれぞれ把握される。そして、必要に応じて上ステージブロック支持機構482およびアライメントステージ支持機構が作動することにより、基板SBおよびブランケットBLがそれぞれ予め設定された目標位置に位置決めされる。
なお、下ステージ61とともにブランケットBLを水平移動させるとき、図19(a)に示すように、各ハンド625の上面625aとブランケットBLの下面とは僅かに離間させておくことが好ましい。この目的のために、ガス供給部506から供給されるガスをハンド625の吸着孔625bから吐出させておくことができる。これは後述する精密アライメント処理においても同様である。
また、薄型あるいは大型で撓みが生じやすい基板SBについては、取り扱いを容易にするために例えば背面に板状の支持部材を当接させた状態で基板SBが処理に供する場合がある。このような場合、たとえ支持部材が基板SBよりも大型のものであっても、例えば支持部材を透明材料で構成したり、支持部材に部分的に透明な窓または貫通孔を設けるなど、基板SBの外縁部の位置を検出容易な構成としておけば、上記と同様のプリアライメント処理が可能である。
次いで、図19(b)に示すように、ブランケットBLを保持する下ステージ61に対して、基板SBを保持する上ステージ41を降下させて、基板SBとブランケットBLとの間隔Gを予め定められた設定値に合わせる。このとき、事前に計測された基板SBおよびブランケットBLの厚みが考慮される。すなわち、基板SBおよびブランケットBLの厚みを加味した上で両者のギャップが所定値になるように、上ステージ41と下ステージ61との間隔が調整される。ここでのギャップ値Gとしては、例えば300μm程度とすることができる。
基板SBおよびブランケットBLの厚みについては、製造上の寸法ばらつきによる個体差があるほか、同一部品であっても例えば膨潤による厚みの変化が考えられるので、使用の都度計測されることが望ましい。また、ギャップGについては、基板SBの下面とブランケットBLの上面との間で定義されてもよく、また基板SBの下面と、ブランケットBLに担持されたパターン形成材料のパターン層PLの上面との間で定義されてもよい。パターン層PLの厚みが塗布段階で厳密に管理されている限り、技術的には等価である。
こうして基板SBとブランケットBLとがギャップGを隔てて対向配置されると、続いて転写ローラ641をブランケットBLの下面に当接させつつX方向に走行させることで、基板SBとブランケットBLとを密着させる。これによりブランケットBL上のパターン層PLを基板SBに転写する。
図20は転写処理の過程を示している。具体的には、図20(a)に示すように、転写ローラ641をブランケットBLの直下位置まで上昇させるとともに、X方向には転写ローラ641の中心線が基板SBの端部と略同じ位置、またはこれよりも(−X)方向に僅かに外れた位置に、転写ローラ641を配置する。この状態で、図20(b)に示すように、転写ローラ641をさらに上昇させてブランケットBLの下面に当接させ、該当接された位置のブランケットBLを局所的に上方に押し上げる。これにより、ブランケットBL(より厳密にはブランケットBLに担持されたパターン層PL)が所定の押圧力で基板SBの下面に押圧される。転写ローラ641はY方向において基板SB(および有効領域AR)より長いので、基板SBの下面のうちY方向における一方端から他方端に至るY方向に沿った細長い領域がブランケットBLと当接する。
こうして転写ローラ641がブランケットBLを押圧した状態のまま昇降機構644が(+X)方向に向けて走行することで、ブランケットBLの押し上げ位置を(+X)方向に移動させる。このときハンド625が転写ローラ641と接触するのを防止するため、図20(c)に示すように、転写ローラ641とのX方向距離が所定値以下となったハンド625については少なくとも当該ハンド625の上面625aが支持フレーム642の下面より低い位置となるまで下方に退避させる。
ハンド625による吸着は既に解除されているので、ハンド625の降下とともにブランケットBLが下方へ引き下げられることはない。また、降下を開始するタイミングを転写ローラ641の走行に同期して適宜に管理することで、ハンド625による支持を失ったブランケットBLが自重で下方へ垂れ下がることも防止することが可能である。
図21は転写ローラ641の走行過程を示している。いったん当接した基板SBとブランケットBLとはパターン層PLを介して密着した状態が維持されるので、図21(a)に示すように、転写ローラ641の走行に伴って基板SBとブランケットBLとが密着した領域が次第に(+X)方向に拡大してゆく。この際、同図に示すように、転写ローラ641が接近するにつれてハンド625を順次降下させる。
こうして最終的には、図21(b)に示すように、全てのハンド625が降下し、転写ローラ641が下ステージ61下方の(+X)側端部まで到達する。この時点で転写ローラ641は基板SBの(+X)側端部の略直下またはこれより僅かに(+X)側の位置に到達しており、基板SBの下面全てがブランケットBL上のパターン層PLに当接される。
転写ローラ641が一定の高さを維持して走行する間、ブランケットBL下面のうち転写ローラ641により押圧される領域の面積は一定である。したがって、昇降機構644が一定の荷重を与えながら転写ローラ641をブランケットBLに押し付けることによって、基板SBとブランケットBLとは間にパターン形成材料のパターン層PLを挟みながら一定の押圧力で互いに押圧されることになる。これにより、基板SBからブランケットBLへのパターン転写を良好に行うことができる。
なお、パターン層PLの転写に際しては、基板SBの表面領域の全体が有効に利用できることが理想的であるが、基板SBの周縁部には傷や搬送時のハンドとの接触等により有効利用できない領域が不可避的に生じる。図21(b)に示すように、基板SBの端部領域を除外した中央部分を有効領域ARとしたとき、少なくとも有効領域AR内では転写ローラ641の押圧力および走行速度が一定であることが望ましい。このためには、転写ローラ641のY方向長さが同方向における有効領域ARの長さよりも長い必要がある。またX方向においては、(−X)方向における有効領域ARの端部よりも(−X)側位置から転写ローラ641の走行を開始し、少なくとも(+X)方向における有効領域ARの端部に到達するまでは一定速度を維持することが望ましい。基板SBの有効領域ARと対向するブランケットBLの表面領域が、ブランケットBL側の有効領域ARとなる。
こうして転写ローラ641が(+X)側端部まで到達すると、転写ローラ641の走行を停止するとともに、図21(c)に示すように転写ローラ641を下方へ退避させる。これにより、転写ローラ641はブランケットBL下面から離間して転写処理が終了する。
こうして転写処理が終了すると基板SBとブランケットBLとの密着体の搬出が行われる。図22は版およびブランケットの搬出の過程を示している。まず、図22(a)に示すように、転写処理時に降下していた各ハンド625を再び上昇させて、上面625aが下ステージ61の上面61aと同一高さとなる位置に位置決めする。この状態で、上ステージ41の吸着パッド443による基板SBの吸着を解除する。これにより上ステージ41による基板SBの保持が解除され、基板SBとブランケットBLとがパターン形成材料のパターン層PLを介して一体化された密着体が下ステージ61上に残される。密着体の中央部についてはハンド625により支持される。
続いて、図22(b)に示すように、上ステージ41を上昇させて広い処理空間SPを形成し、下ステージ61の溝612による吸着を解除するとともに、ハンド625をさらに上昇させて下ステージ61よりも上方へ移動させる。このときハンド625により密着体を吸着保持することが好ましい。
こうすることで外部からのアクセスが可能となる。そこで、図22(c)に示すように、搬送部402のブランケット用ハンドHBを外部から受け入れて、搬入時とは逆の動作をすることで、基板SBを密着させた状態のブランケットBLが外部へ搬出され、剥離装置303に搬送される。そして、剥離装置303により基板SBをブランケットBLから剥離すれば、基板SB上にパターン層が形成される。
<<剥離装置>>
印刷システム100では、3種類の剥離装置302、303、304が設けられているが、これらは基本的に同一構成を有している。そこで、転写装置303について説明し、転写装置302、304についての説明を省略する。
図23は、図7に示す印刷システムに装備された剥離装置の一例を示す斜視図である。剥離装置303は、主面同士が互いに密着した状態で搬入される密着体を剥離させるための装置である。この剥離装置303は、筺体に取り付けられたメインフレーム11の上にステージブロック3および上部吸着ブロック5がそれぞれ固定された構造を有している。図23では装置の内部構造を示すために筐体の図示を省略している。
ステージブロック3は、基板SBとブランケットBLとが密着されてなる密着体(以下、「ワーク」という)を載置するためのステージ30を有しており、ステージ30は、上面が略水平の平面となった水平ステージ部31と、上面が水平面に対して数度(例えば2度程度)の傾きを有する平面となったテーパーステージ部32とを備えている。ステージ30のテーパーステージ部32側、すなわち(−Y)側の端部近傍には初期剥離ユニット33が設けられている。また、水平ステージ部31を跨ぐようにローラユニット34が設けられる。
一方、上部吸着ブロック5は、メインフレーム11から立設されるとともにステージブロック3の上部を覆うように設けられた支持フレーム50と、該支持フレーム50に取り付けられた第1吸着ユニット51、第2吸着ユニット52、第3吸着ユニット53および第4吸着ユニット54とを備えている。これらの吸着ユニット51〜54は(+Y)方向に順番に並べられている。
図24は剥離装置の主要構成を示す斜視図である。より具体的には、図24は、剥離装置303の各構成のうちステージ30、ローラユニット34および第2吸着ユニット52の構造を示している。ステージ30は、上面310が略水平面となった水平ステージ部31と上面320がテーパー面となったテーパーステージ部32とを備えている。水平ステージ部31の上面310は載置されるワークの平面サイズより少し大きい平面サイズを有している。
テーパーステージ部32は水平ステージ部31の(−Y)側端部に密着して設けられており、その上面320は、水平ステージ部31と接する部分では水平ステージ部31の上面310と同じ高さ(Z方向位置)に位置する一方、水平ステージ部31から(−Y)方向に離れるにつれて下方、つまり(−Z)方向へ後退している。したがって、ステージ30全体では、水平ステージ部31の上面310の水平面とテーパーステージ部32の上面320のテーパー面とが連続しており、それらが接続する稜線部EはX方向に延びる直線状となっている。
また、水平ステージ部31の上面310には格子状の溝が刻設されている。より具体的には、水平ステージ部31の上面310の中央部に格子状の溝311が設けられるとともに、該溝311が形成された領域を取り囲むように、矩形のうちテーパーステージ部32側の1辺を除いた概略コの字型となるように、溝312が水平ステージ部31の上面310周縁部に設けられている。これらの溝311,312は制御バルブを介して負圧供給部504(図8)に接続されており、負圧が供給されることで、ステージ30に載置されるワークを吸着保持する吸着溝としての機能を有する。2種類の溝311,312はステージ上では繋がっておらず、また互いに独立した制御バルブを介して負圧供給部504に接続されているので、両方の溝を使用した吸着の他に、一方の溝のみ使用した吸着も可能となっている。
このように構成されたステージ30を跨ぐように、ローラユニット34が設けられる。具体的には、水平ステージ部31のX方向両端部に沿って、1対のガイドレール351,352がY方向に延設されており、これらのガイドレール351,352はメインフレーム11に固定されている。そして、ガイドレール351,352に対し摺動自在にローラユニット34が取り付けられている。
ローラユニット34は、ガイドレール351,352とそれぞれ摺動自在に係合するスライダ341,342を備えており、これらのスライダ341,342を繋ぐように、ステージ30上部を跨いでX方向に延設された下部アングル343が設けられている。下部アングル343には適宜の昇降機構344を介して上部アングル345が昇降自在に取り付けられている。そして、上部アングル345に対して、X方向に延設された円柱状の剥離ローラ340が回転自在に取り付けられる。
上部アングル345が昇降機構344により下方、つまり(−Z)方向に下降されると、ステージ30に載置されたワークの上面に剥離ローラ340の下面が当接する。一方、上部アングル345が昇降機構344により上方、つまり(+Z)方向の位置に位置決めされた状態では、剥離ローラ340はワークの上面から上方に離間した状態となる。上部アングル345には、剥離ローラ340の撓みを抑制するためのバックアップローラ346が回転自在に取り付けられるとともに、上部アングル345自体の撓みを防止するためのリブが適宜設けられる。剥離ローラ340およびバックアップローラ346は駆動源を有しておらず、これらは自由回転する。
ローラユニット34は、メインフレーム11に取り付けられたモータ353によりY方向に移動可能となっている。より具体的には、下部アングル343が、モータ353の回転運動を直線運動に変換する変換機構としての例えばボールねじ機構354に連結されており、モータ353が回転すると下部アングル343がガイドレール351,352に沿ってY方向に移動し、これによりローラユニット34がY方向に移動する。ローラユニット34の移動に伴う剥離ローラ340の可動範囲は、(−Y)方向には水平ステージ部31の(−Y)側端部の近傍まで、(+Y)方向には水平ステージ部31の(+Y)側端部よりも外側、つまりさらに(+Y)側へ進んだ位置までとされる。
次に第2吸着ユニット52の構成について説明する。なお、第1ないし第4吸着ユニット51〜54はいずれも同一構造を有しており、ここでは代表的に第2吸着ユニット52の構造について説明する。第2吸着ユニット52は、X方向に延設されて支持フレーム50に固定される梁部材521を有しており、該梁部材521には鉛直下向き、つまり(−Z)方向に延びる1対の柱部材522,523がX方向に互いに位置を異ならせて取り付けられている。柱部材522,523には図では隠れているガイドレールを介してプレート部材524が昇降自在に取り付けられており、プレート部材524はモータおよび変換機構(例えばボールねじ機構)からなる昇降機構525により昇降駆動される。
プレート部材524の下部にはX方向に延びる棒状のパッド支持部材526が取り付けられており、該パッド支持部材526の下面に複数の吸着パッド527がX方向に等間隔で配列されている。図24では第2吸着ユニット52を実際の位置よりも上方に移動させた状態を示しているが、昇降機構525によりプレート部材524が下方へ移動されたとき、吸着パッド527が水平ステージ部31の上面310にごく近接した位置まで下降することができ、ステージ30にワークが載置された状態では該ワークの上面に当接する。各吸着パッド527には負圧供給部504からの負圧が付与されて、ワークの上面が吸着保持される。
図25は初期剥離ユニットの構造および各部の位置関係を示す側面図である。まず図23および図25を参照しながら初期剥離ユニット33の構造を説明する。初期剥離ユニット33は、テーパーステージ部32の上方でX方向に延設された棒状の押圧部材331を有しており、押圧部材331は支持アーム332により支持されている。支持アーム332は鉛直軸方向に延設されるガイドレール333を介して柱部材334に昇降自在に取り付けられており、昇降機構335の作動により、支持アーム332が柱部材334に対して上下動する。柱部材334はメインフレーム11に取り付けられたベース部336により支持されるが、位置調整機構337によりベース部336上での柱部材334のY方向位置が所定の範囲内で調整可能となっている。
水平ステージ部31およびテーパーステージ部32により構成されるステージ30に対して、剥離対象物たるワークWK(=基板SB+ブランケットBL)が載置される。
ワークWKにおいて、基板SBよりもブランケットBLの方が大きい平面サイズを有しており、基板SBはブランケットBLの略中央部に密着される。ワークWKはブランケットBLを下、基板SBを上にしてステージ30に載置される。このとき、図25に示すように、ワークWKのうち基板SBの(−Y)側端部が水平ステージ部31とテーパーステージ部32との境界の稜線部Eの略上方、より詳しくは稜線部Eよりも僅かに(−Y)側にずれた位置となるように、ワークWKがステージ30に載置される。したがって、(−Y)方向において基板SBよりも外側のブランケットBLはテーパーステージ部32の上にせり出すように配置され、ブランケットBLの下面とテーパーステージ部32の上面320との間には隙間が生じる。ブランケットBLの下面とテーパーステージ部32の上面320とがなす角θはテーパーステージ部32のテーパー角と同じ数度(この実施形態では2度)程度である。
水平ステージ部31には吸着溝311,312が設けられており、ブランケットBLの下面を吸着保持する。このうち吸着溝311は基板SBの下部に当たるブランケットBLの下面を吸着する一方、吸着溝312は基板SBよりも外側のブランケットBLの下面を吸着する。吸着溝311,312は互いに独立して吸着をオン・オフすることができ、2種類の吸着溝311,312を共に使用して強力にブランケットBLを吸着することができる。一方、外側の吸着溝312のみを使用して吸着を行い、パターンが有効に形成されたブランケットBLの中央部については吸着を行わないようにすることで、吸着によるブランケットBLの撓みに起因するパターンの損傷を防止することができる。このように、中央部の吸着溝311と周縁部の吸着溝312とへの負圧供給を独立に制御することで、ブランケットBLの吸着保持の態様を目的に応じて切り換えることが可能となっている。
このようにしてステージ30に吸着保持されるワークWKの上方に、第1ないし第4吸着ユニット51〜54と、ローラユニット34の剥離ローラ340とが配置される。前述したように第2吸着ユニット52の下部には複数の吸着パッド527がX方向に並べて設けられている。より詳しくは、吸着パッド527は、例えばゴムやシリコン樹脂などの柔軟性および弾性を有する材料で一体的に形成された、下面がワークWKの上面(より具体的には基板SBの上面)に当接してこれを吸着する吸着部527aと、上下方向(Z方向)への伸縮性を有するべローズ部527bとを有している。他の吸着ユニット51,53および54に設けられた吸着パッドも同一構造であるが、以下ではこれらの各吸着ユニット51,53および54に設けられた吸着パッドにそれぞれ符号517、537および547を付すことにより互いを区別することとする。
第1吸着ユニット51は水平ステージ部31の(−Y)側端部の上方に設けられており、下降したときに基板SBの(−Y)側端部の上面を吸着する。一方、第4吸着ユニット54は、ステージ30に載置される基板SBの(+Y)側端部の上方に設けられ、下降したときに基板SBの(+Y)側端部の上面を吸着する。第2吸着ユニット52および第3吸着ユニット53はこれらの間に適宜分散配置され、例えば吸着パッド517〜547がY方向において略等間隔となるようにすることができる。これらの吸着ユニット51〜54の間では、上下方向への移動および吸着のオン・オフを互いに独立して実行可能となっている。
剥離ローラ340は上下方向に移動して基板SBに対し接近・離間移動するとともに、Y方向に移動することで基板SBに沿って水平移動する。剥離ローラ340が下降した状態では、基板SBの上面に当接して転動しながら水平移動する。最も(−Y)側に移動したときの剥離ローラ340の位置は、第1吸着ユニット51の吸着パッド517の(+Y)側直近位置である。このような近接位置への配置を可能とするために、第1吸着ユニット51については、図24に示す第2吸着ユニット52と同一構造のものが、図23に示すように他の第2ないし第4吸着ユニット52〜54とは反対向きにして支持フレーム50に取り付けられている。
初期剥離ユニット33は、テーパーステージ部32の上方に突き出されたブランケットBLの上方に押圧部材331が位置するように、そのY方向位置が調整されている。そして、支持アーム332が下降することにより、押圧部材331の下端が下降してブランケットBLの上面を押圧する。このとき押圧部材331がブランケットBLを傷つけることがないように、押圧部材331の先端は弾性部材により形成されている。
次に、上記のように構成された剥離装置303による剥離動作について、図26および図27を参照しながら説明する。図26および図27は剥離処理中の各段階における各部の位置関係を示す図であり、処理の進行状況を模式的に表したものである。この剥離処理は、CPU501が予め記憶された処理プログラムを実行して各部を制御することによりなされる。
まず、転写装置203と剥離装置303の間に配置された搬送部402によってワークWKがステージ30上の上記位置にロードされると、装置が初期化されて装置各部が所定の初期状態に設定される。初期状態では、ワークWKが吸着溝311,312の一方または両方によって吸着保持され、初期剥離ユニット33の押圧部材331、ローラユニット34の剥離ローラ340、第1ないし第4吸着ユニット51〜54の吸着パッド517〜547はいずれもワークWKから離間している。また剥離ローラ340はその可動範囲において最も(−Y)側に寄った位置にある。
この状態から、第1吸着ユニット51および剥離ローラ340を下降させて、それぞれワークWKの上面に当接させる。このとき、図26(a)に示すように、第1吸着ユニット51の吸着パッド517が基板SBの(−Y)側端部の上面を吸着し、剥離ローラ340はその(+Y)側隣接位置で基板SBの上面に当接する。図26(a)において押圧部材331の近傍に付した下向き矢印は、図に示される状態から、続く工程では押圧部材331が当該矢印方向に移動することを意味している。以下の図においても同様である。
次に初期剥離ユニット33を作動させ、押圧部材331を下降させてブランケットBL端部を押圧する。ブランケットBLの端部はテーパーステージ部32の上方に突出しており、その下面とテーパーステージ32の上面320との間には隙間がある。したがって、図26(b)に示すように、押圧部材331がブランケットBLの端部を下方へ押圧することにより、ブランケットBLの端部がテーパーステージ部32のテーパー面に沿って下方へ屈曲する。その結果、第1吸着ユニット51により吸着保持される基板SBの端部とブランケットBLとの間が離間し剥離が開始される。押圧部材331はX方向に延びる棒状に形成され、しかもそのX方向長さがブランケットBLよりも長く設定されている。したがって、押圧部材331がブランケットBLに当接する当接領域は、ブランケットBLの(−X)側端部から(+X)側端部まで直線状に延びる。こうすることで、ブランケットBLを柱面状に屈曲させることができ、基板SBとブランケットBLとが既に剥離した剥離領域と、まだ剥離していない未剥離領域との境界線(以下、「剥離境界線」という)を直線状にすることができる。
この状態から、第1吸着ユニット51の上昇を開始するとともに、これと同期させて剥離ローラ340を(+Y)方向に向けて移動させる。具体的には、第1吸着ユニット51の上昇により(+Y)方向に移動する剥離境界線が剥離ローラ340の直下に到達するタイミングで、剥離ローラ340の移動を開始する。これにより剥離ローラ340が基板SBに当接する領域は(+Y)方向に移動してゆく。この後、第1吸着ユニット51は上方、つまり(+Z)方向に、また剥離ローラ340は(+Y)方向に、それぞれ一定速度で移動する。
図26(c)に示すように、基板SBの端部を保持する第1吸着ユニット51が上昇することで基板SBが引き上げられてブランケットBLとの剥離が(+Y)方向に向かって進行するが、剥離ローラ340を当接させているため、剥離ローラ340による当接領域を超えて剥離が進行することはない。剥離ローラ340を基板SBに当接させながら一定速度で(+Y)方向に移動させることで、剥離の進行速度を一定に維持することができる。すなわち、剥離境界線がローラ延設方向つまりX方向に沿った一直線となり、しかも一定速度で(+Y)方向に進行する。これにより、剥離の進行速度の変動による応力集中に起因するパターンの損傷を確実に防止することができる。
続いて、以下の処理のための内部的な制御パラメータNの値を2に設定する。そして、剥離ローラ340が第N吸着位置を通過するのを待つ。第N吸着位置は、基板SB上面のうち第N吸着ユニット(N=1〜4)の直下位置であり、当該第N吸着ユニットによる吸着を受ける位置である。
ここではN=2であるので、剥離ローラ340が第2吸着位置、つまり第2吸着ユニット52の直下位置を通過するまで待つ。剥離ローラ340が第2吸着位置を通過すると、第2吸着ユニット52の下降を開始し、第2吸着ユニット52の吸着パッド527により基板SBを捕捉する。
図26(d)に示すように、剥離ローラ340が既に通過していることから、第2吸着ユニット52の直下位置では基板SBはブランケットBLから剥離して上方へ浮き上がった状態となっている。伸縮性を有する弾性部材で構成された吸着パッド527に負圧を付与しながら基板SBに近付けてゆくことで、吸着パッド527の下面が基板SBの上面に当接した時点で基板SBを捕捉し吸着することができる。吸着パッド527を所定位置まで下降させた後、引き上げられてくる基板SBを待機する態様であってもよい。いずれにおいても、吸着パッドに柔軟性を持たせることで、吸着の失敗を防止することができる。
基板SBの吸着を開始した後、第2吸着ユニット52の移動を上昇に転じる。これにより、図27(a)に示すように、剥離の進行速度は依然として剥離ローラ340により制御されつつ、剥離のための基板SBの引き上げの主体は第1吸着ユニット51から第2吸着ユニット52に引き継がれる。また剥離後の基板SBは、第1吸着ユニット51のみによる保持から第1吸着ユニット51と第2吸着ユニット52とによる保持に切り替わり、保持箇所が増加することになる。なお、各吸着ユニット51〜54が上昇する際、剥離後の基板SBの姿勢が略平面となるように、各吸着ユニット51〜54間のZ方向における相対位置が維持される。
続いて制御パラメータNの値に1が加えられて、処理はパラメータNが4となるまでステップS107に戻るループ処理となる。したがって次のループでは、剥離ローラ340が第3吸着ユニット53直下の第3吸着位置を通過した時点で第3吸着ユニット53の下降が開始され、図27(b)に示すように、剥離のための基板SBの引き上げの主体が第2吸着ユニット52から第3吸着ユニット53に移行する。さらに次のループでは剥離ローラ340が第4吸着位置を通過した後に第4吸着ユニット54が下降し、基板SBを引き上げる。ステップS110におけるNの上限値を変更することで、吸着ユニットの数が上記と異なる場合にも対応可能である。
こうして第4吸着ユニット54によって基板SBが引き上げられることで、図27(c)に示すように、基板SBの全体がブランケットBLから引き離される。そこで、第4吸着ユニット54を上昇させた後、剥離ローラ340をステージ30よりも(+Y)側まで移動させてその移動を停止させる。そして、図27(d)に示すように、各吸着ユニット51〜54を全て同じ高さまで上昇させた後に停止させる。また、初期剥離ユニット33の押圧部材331をブランケットBLから離間させ、ブランケットBLの上面より上方かつブランケットBLの(−Y)側端部よりも(−Y)側の退避位置まで移動させる(ステップS114)。その後、吸着溝によるブランケットBLの吸着保持を解除し、分離された基板SBおよびブランケットBLを装置外へ搬出することで、剥離処理が完了する。
各吸着ユニット51〜54の高さを同じとするのは、剥離後の基板SBとブランケットBLとを平行に保持することで、外部ロボットまたはオペレータにより挿入される払い出し用ハンドのアクセスと、それへのブランケットBLおよび基板SBの受け渡しとを容易にするためである。
<<洗浄装置>>
印刷システム100では、 パターンニング処理に使用した版PPiを洗浄して再利用に供するために版用洗浄装置720が設けられるとともに、ブランケットBLからの残留インクRIの除去のために用いた転写プレートTPiを洗浄して再利用に供するために転写プレート用洗浄装置730が設けられている。これらは特開平9−155306号公報や特開2006−41439号公報などに記載された洗浄装置と同様の構成を有している。そこで、洗浄装置730について説明し、洗浄装置720についての説明を省略する。 図28は、インク除去に使用された転写プレートを洗浄する洗浄装置の概略を示す側面図である。この洗浄装置730では、洗浄ハウジング731の内部空間が2枚の隔壁によって3つの処理空間に仕切られている。各隔壁には、水平面(XY平面)に対して傾斜した姿勢で転写プレートTPが通過できるように開口が形成されている。また、各開口を通過しながら処理空間を貫通するように複数の傾斜ローラ732が所定の間隔を隔ててX方向に配置され、コロ搬送(ローラ搬送)によって転写プレートTPが3つの処理空間内を順番に移動可能となっている。
これらの処理空間には、プリウェット部733、薬液処理部734およびリンス部735がそれぞれ設けられている。これらのうち転写プレートTPiの搬送方向において最も上流側に位置するプリウェット部733は、シャワーノズル7331から水または所定の薬液を転写プレートTPiに供給して転写プレートTPiをプリウェットする。また、プリウェット部733の(+X)方向側に隣接する薬液処理部734は、プリウェット部733を通過してきた転写プレートTPiに対して二流体ノズル7341から洗浄用の薬液を供給して洗浄処理を施す。さらに、薬液処理部734の(+X)方向側に隣接するリンス部735は、薬液処理部734を通過してきた転写プレートTPiに対してシャワーノズル7351から水などのリンス液を供給して、洗浄用の薬液を洗い流す。なお、搬送中、転写プレートTPiは水平面に対して傾斜しているため、転写プレートTPiに供給された液体は、随時、重力方向下側に流れ落ちていく。このようにして、転写プレートTPiに対してウェット洗浄を行って当該転写プレートTPiに転写された残留インクRIを洗浄除去し、これを転写プレートTP0として再利用する。なお、転写プレートTP0を強制的に乾燥させるために、リンス部735の(+X)方向側に乾燥部を設けてもよい。 以上のように、上記印刷システム100においては、転写装置204と、剥離装置304と、転写装置204および剥離装置304の間に配置される搬送部402とで本発明の「除去装置」が構成されている。すなわち、転写装置204によって残留インクRIが付着しているブランケットBLiの表面SFに対して転写プレートTPが密着されて密着体(ワークWK)が形成されるが、そのときに残留インクRIが転写プレートTPに転写される。そして、密着体が搬送部402によって剥離装置304に搬送され、当該剥離装置304によって残留インクRIを担持したまま転写プレートTPがブランケットBLから剥離されてブランケットBLの表面SFから残留インクRIが除去される。このため、第1実施形態と同様に、ブランケットBLからの残留インクRIの除去を効率的に行うことができる。
また、上記印刷システム100では、図7に示すように、環状のブランケット搬送経路PTBに沿ってブランケットBLを搬送しながら当該ブランケット搬送経路PTB上に配置された転写装置202〜204、剥離装置302〜304および塗布装置800によって塗布処理、印刷処理および除去処理を繰り返すことで、所望のパターン(版PPの反転パターン)を有するパターン層PLが形成された基板SBを量産することができる。また、これらの装置を処理順序にしたがってブランケット搬送経路PTBに沿って環状配置している。つまり、塗布装置800、転写装置202、剥離装置302、転写装置203、剥離装置303、転写装置204、剥離装置304をこの順序でブランケット搬送経路PTB上で環状に配置している。このような配置レイアウトを採用することで印刷システム100の占有面積、いわゆる印刷システム100のフットプリントを抑制することができる。
このように印刷システム100では、ブランケット搬送経路PTB上に配置された搬送部402が本発明の「第1搬送部」、「第2搬送部」および「第3搬送部」として機能している。また、転写装置202および剥離装置302によってブランケットBL上の塗布層CLをパターニングしてパターン層を形成するパターニング処理を行い、さらに転写装置203および剥離装置303によって上記パターン層を基板SBに転写して基板SBにパターン層を形成している。つまり、転写装置202、203および剥離装置302、303の組み合わせが本発明の「印刷装置」として機能している。ただし、印刷装置の構成はこれに限定されるものではない。例えば転写装置203および剥離装置303の代わりに特許文献1に記載の装置を用いてパターニング処理を行ってもよい。また、転写装置203および剥離装置303の代わりに特許文献1に記載の装置を用いて転写処理を行ってもよい。
また、上記印刷システム100では、環状の版搬送経路PTPに沿って版PPを搬送して版PPを再利用可能に構成しているが、パターニング処理毎に新たな版PPを転写装置202に搬入するように構成してもよい。また、環状の転写プレート搬送経路PTTに沿って転写プレートTPを搬送して転写プレートTPを再利用可能に構成しているが、除去処理毎に新たな転写プレートTPを転写装置204に搬入するように構成してもよい。
また、上記印刷システム100における「除去装置」として、図1に示す除去装置1A、図4に示す除去装置1Bあるいは図6に示す除去装置1Cを用いてもよい。
<その他>
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記第1実施形態、第2実施形態および第4実施形態では、転写プレートTPは真空吸着保持されるが、保持の態様はこれに限定されず任意である。
また、上記第3実施形態では、転写ローラTRを所定位置で回転させながらブランケットBLをX方向に移動させているが、ブランケットBLを所定位置で保持する一方で転写ローラTRを回転させながらX方向に移動させるように構成してもよい。要は、転写ローラTRに対してブランケットBLを相対的に本発明の「第1方向」に相当するX方向に移動、つまり相対移動させるように構成すればよい。なお、第3実施形態では、Y方向が本発明の「第2方向」に相当している。
また、上記実施形態では、ブランケットBLを本発明の「板状体」の一例とし、またブランケットBL上の残留インクRIを本発明の「付着物」としているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、例えば基板に付着している物質を転写プレートTPや転写ローラTRなどの転写体により除去する除去装置に対しても本発明を適用することができる。
また、上記実施形態では、転写プレートTPや転写ローラTRを、その表面張力がブランケットBLの表面SFの表面張力よりも低く、ブランケットBLの表面SFよりも高い濡れ性を有する材料で形成しているが、ブランケットBLと密着する密着部位のみがブランケットBLの表面SFよりも表面張力が低くなるように構成してもよい。すなわち、転写プレートTPや転写ローラTRなどの転写体のうち少なくともブランケットBLや基板などの板状体の一方主面に密着する密着部位の表面張力が板状体の一方主面の表面張力よりも低くなるように構成すればよい。