JP2005007393A - ペースト塗布器及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダミー基板を使用せずともノズルの位置を構成することができ、工程遅延時間の短縮及び生産原価の節減が可能であると共に、ノズル位置補正の正確性を向上させることのできるペースト塗布器及びその制御方法を提供する。
【解決手段】 基板を搭載するステージと、前記基板と相対運動しながら前記基板に所定の形状のペーストパターンを塗布するノズルと、前記ノズルの吐出口に対向する所定の位置に設置され、交換されたノズルの位置を直接計測する計測手段と、前記計測手段で計測されたデータを用いて、前記交換ノズルの位置変動に従う補正位置を換算する制御部とを含んで構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ペースト塗布器及びその制御方法に関するもので、特にペースト塗布器のノズルが交換された場合、その交換ノズルの位置を正確に補正するノズル位置補正装置を備えたペースト塗布器及びその制御方法に関するものである。

一般に、液晶表示装置(ＬＣＤ)等におけるペースト塗布器は、抵抗ペースト、シーリングペーストなどのような各種のペーストを基板に所定の形状、つまり所望するパターンで塗布する装置である。
ペースト塗布器は、基板が装着されるステージと、前記基板にペーストを塗布するノズルを有するヘッドユニットとに区分される。ヘッドユニットは、ペーストを収容しているペースト収納槽と、該ペースト収納槽に連通し、かつ基板にペーストを吐き出すノズルとを含んで構成されている。即ち、ペースト塗布器は、基板とノズルとの相対位置関係を変化させながら基板に所定の形状のペーストパターンを形成する。

一方、ペースト収納槽のペーストを使い切ると、ペースト収納層及びノズルを交換（以下、合わせて“ノズル交換”という）する。また、一つの基板へのペーストパターンの形成完了後、他の基板にペーストパターンを形成する時に、ペースト収納槽及びノズルを交換することが一般的である。

ノズル交換に際して、ペースト収納槽やノズルの加工精度、ペースト収納槽に対するノズルの組立精度などの影響のため、ノズル交換前後において基板に対するノズル（正確にはノズルの吐出口）の相対位置が変動する。ところが、ペーストパターン形成時には、精度が要求されるので、交換されたノズルの位置を補正することが好ましい。

交換されたノズルの位置を補正する技術が韓国公開特許第１９９７−００３５４０号(非特許文献１)に記載されている。前記文献１によれば、交換されたノズルの位置補正のために、ステージにノズル校正用ダミー基板を搭載し、前記ダミー基板上に多数の点状ペーストまたは交差する直線状ペーストを実際に吐き出す。そして、実際に吐き出されたペーストパターンの位置を画像認識カメラで計測して、交換したノズルの位置を補正する。補正完了すると、シール基板を用いて所望するペーストパターンを形成する。
韓国公開特許第１９９７−００３５４０号

しかしながら、上述した従来の技術においては次のような問題点がある。

第一に、従来技術では、ノズル校正用ダミー基板に実際に吐き出されたペーストを計測して、交換されたノズルの位置を補正する。即ち、従来技術では、ダミー基板をステージに着脱しなければならず、実際に前記ダミー基板にペーストを吐き出さなければならない。
したがって、実際にペーストを基板に吐き出す工程と関係ない無用な工程時間が所要される。

第二に、従来技術では、ダミー基板を使用し、ペーストを実際に吐き出さなければならないので、必要以上にペーストを消費して費用増加をもたらす。

第三に、従来技術では、ノズルの位置を直接補正せず、吐き出されたペーストを用いて間接的に補正するので、位置補正の精度が落ちる可能性がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、ダミー基板を使用せずともノズルの位置を構成することのできるペースト塗布器及びその制御方法を提供することにある。

他の目的は、工程遅延時間の短縮及び生産原価の節減が可能なペースト塗布器及びその制御方法を提供することにある。

また、他の目的は、ノズル位置補正の正確性を向上させることのできるペースト塗布器及びその制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によるペースト塗布器は、基板を搭載するステージと、前記基板と相対移動しながら前記基板に所定の形状のペーストパターンを塗布するノズルと、前記ノズルの吐出口に対向する所定の位置に設置され、交換されたノズルの位置を直接計測する計測手段と、前記計測手段で計測されたデータを用いて、前記交換ノズルの位置変動にともなう補正位置を換算する制御部とを含んで構成される。

また、前記ペースト塗布器は、前記交換ノズルを前記補正位置に移動させる移動手段をさらに含むことが好ましい。

前記計測手段は、画像認識装置であることが好ましい。

一方、前記制御部は、前記ノズルのうち一つの基準ノズルを中心に前記計測手段の位置を補正することが好ましく。前記基準ノズルは固定されることがさらに好ましい。

一方、前記計測手段は、前記ステージの所定の位置に設置され、前記計測手段の位置補正時に前記ステージが前記基準ノズルに移動することもできる。そして、前記交換ノズルの位置補正時に前記ステージが前記交換ノズルに移動することもできる。

本発明の他の実施形態によれば、ノズルの位置を直接計測する計測手段の位置を補正する計測手段位置補正段階と、前記計測手段を用いて交換ノズルの位置を補正する交換ノズル位置補正段階とを含むペースト塗布器の制御方法を提供する。

前記計測手段位置補正段階は、前記計測手段を基準ノズルの位置に相対運動させる段階と、前記計測手段で計測されたデータを用いて、前記計測手段の補正位置を換算する段階とを含むことが好ましい。

前記交換ノズル位置補正段階は、計測手段を交換ノズルの位置に相対運動させる段階と、前記計測手段で計測されたデータを用いて、前記交換ノズルの補正位置を換算する段階とを含むことが好ましい。

また、前記交換ノズル位置補正段階は、前記交換ノズルを補正位置に移動させる段階をさらに含むことが好ましい。

本発明のよるペースト塗布器及びその制御方法の効果は次の通りである。

第一に、本発明によれば、交換ノズルの位置校正時にダミー基板の着脱作業及びペースト吐出作業の必要がないので、作業損失時間を短縮できる。最近、作業工程時間の短縮は、非常に重要な問題であって、工程時間の短縮は、全体工程の生産性向上に寄与できる。また、ダミー基板及びペーストの浪費を減らし生産原価を節減できる、という利点がある。

第二に、ペースト形成なしに交換ノズルの吐出口の位置を計測手段で確認して補正するので、より正確な位置補正が可能である。

本発明は、基板を搭載するステージと、前記基板と相対運動しながら前記基板に所定の形状のペーストパターンを塗布するノズルと、前記ノズルの吐出口に対向する所定の位置に設置され、交換されたノズルの位置を直接計測する計測手段と、前記計測手段で計測されたデータを用いて、前記交換ノズルの位置変動にともなう補正位置を換算する制御部と、前記交換ノズルを前記補正位置に移動させる移動手段とを含んで構成されることにより、ノズル位置補正の正確性と作業性を向上させるという目的を実現した。

以下、本発明の好ましい実施例１について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明によるペースト塗布器の構成を概略的に示す斜視図である。
フレーム１０の上部には、Ｘ軸方向に移動可能なＸ軸テーブル２０が設置され、前記Ｘ軸テーブル２０には、Ｙ軸方向に移動可能なＹ軸テーブル３０が設置され、前記Ｙ軸テーブル３０には、θ軸方向に回転可能なθ軸テーブル（図示せず）が設置される。θ軸テーブルには、基板を吸着するステージ４０が設置される。

フレーム１０のほぼ中間位置には、カラム１２が設置され、前記カラム１２には、Ｚ軸方向に移動可能で、ペーストを吐き出すノズルを備えた多数のヘッドユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃからなるヘッドユニット群５０が設置される。また、カラム１２には、ステージ４０に吸着された基板を正位置に校正する役割を果たすアラインカメラ６０が設置される。

一方、それぞれのヘッドユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃには、ペーストを充填したペースト収納槽５５２及びノズル５５４が設置される。また、それぞれのヘッドユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃには、ノズル５５４の位置をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動させるノズル用Ｘ，Ｙ，Ｚ軸モーター（詳細図示省略）がそれぞれ設置されている。

また、ヘッドユニット５０ａには、基板をステージ４０に搭載した後、設定されたノズルと基板との間隔を正確に合わせるために、高さをさらに微細に調整可能な別途の微細調整用Ｚ軸モーターが設置されることもある。

一方、ステージ４０の所定の位置には、交換ノズルの位置を補正する時に使用される計測手段９０が設置される。前記計測手段９０としては、カメラのような画像認識装置が使用されることが好ましい。図１では、ステージ４０の一側面に計測手段９０が設置された場合を示したが、計測手段９０の設置位置は、これに限定されるわけではない。
即ち、計測手段９０は、ノズル(ノズルの吐出口)５５４に対向するように設置され、ノズルの位置を直接計測できる位置に設置しても良い。例えば、ステージ４０の所定の部分を切開し、その部分に計測手段を設置することも可能である。

一方、上述したように、カラム１２には、多数のヘッドユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃからなるヘッドユニット群５０が設置されることが好ましい。何故なら、一つの基板に多数のペーストパターンを形成する場合、ヘッドユニット５０群を多数個のヘッドユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃで構成すると、工程速度を短縮させ得るからである。多数のヘッドユニット５０ａ、５０ｂ、５０ｃが設置される場合には、少なくとも一つのヘッドユニット５０ａは、カラム１２に固定され、残りのヘッドユニット５０ｂ、５０ｃは、Ｘ軸方向、つまり、カラム１２に沿って移動可能に設置されることが好ましい。

図２は、本発明によるペースト塗布器の制御構成を概略的に示すブロック図である。これを参照にして本発明によるペースト塗布器の制御構成を説明する。

図２において、中央処理装置の役割をはたす制御部７０には、計測手段９０、モーターコントローラー３及び入出力手段８０がそれぞれ連結される。そして、前記モーターコントローラー３には、ステージ用Ｘ軸ドライバー３ａ、Ｙ軸ドライバー３ｂ、θ軸トライバー３ｃが連結される。
また、モーターコントローラー３には、ノズル用Ｘ軸ドライバー３ｄ、Ｙ軸ドライバー３ｅ、Ｚ軸ドライバー３ｆがそれぞれ連結される。

ステージ用Ｘ，Ｙ，θ軸ドライバー３ａ，３ｂ，３ｃは、それぞれＸ，Ｙ，θ軸テーブルの移動を制御する。そして、ノズル用Ｘ，Ｙ，Ｚ軸ドライバー３ｄ，３ｅ，３ｆは、ノズル５５４の位置を微細にＸ，Ｙ，Ｚ軸方向にそれぞれ制御する。

上述したように構成され、基板とノズルとが相対移動しながら基板に所定の形状のペーストパターンを形成する。図１では、ノズル５５４が固定され、基板、つまりステージ４０がＸ軸及びＹ軸に移動して、所定の形状のペーストパターンが形成される。勿論、ノズル５５４は、Ｘ軸方向に移動可能であり、基板と、ノズルの吐出口との間の間隔などによって、塗布されるペーストパターンの幅及び厚さが決定される。

ペースト塗布器の一般的な運転方法については、当業者によく知られているので、その詳細な説明は省略する。図３のフローチャートは、本発明によるペースト塗布器の制御方法をあらわしている。

図３において、ペースト収納槽５５２のペーストを使い切ると、新たなペースト収納槽５５２及びノズル５５４が該当ヘッドユニット５０ａ（又は５０ｂ、５０ｃ）に装着される。この際、従来技術で説明したようにノズル５５４の位置が変動するので、交換されたノズル５５４（以下、「交換ノズル」という）の位置を補正する。この際、交換ノズル５５４の位置は、Ｘ軸及びＹ軸方向に補正する。何故なら、実際にペーストを基板に塗布する時、ノズル用Ｚ軸モーターによって実時間で基板とノズル５５４との間の距離が制御されるため、交換ノズル５５４の位置補正時には、Ｚ軸方向の誤差は補正をしなくて良いからである。

一方、交換ノズル５５４の位置を実質的に補正する前に、計測手段９０の位置を先に補正することが好ましい。何故なら、交換ノズル５５４の位置は、計測手段９０を用いて補正されるが、ペースト塗布器の運転が続けられると、計測手段９０の位置も変動可能であるからである。即ち、本発明によるペースト塗布器の制御方法は、計測手段位置補正段階Ｓ３と、交換ノズル位置補正段階Ｓ５とを含んで構成されることが好ましい。勿論、計測手段位置補正段階なしに直接交換ノズル５５４の位置を補正することも可能である。

以下、図４を参照して、図３の計測手段位置補正段階Ｓ３を説明する。

図４において、上述したように、ペースト塗布器の運転が続けられると、計測手段９０の位置も変動可能である。したがって、交換ノズル位置の補正前に計測手段９０の位置を先に補正することが好ましい。計測手段９０の位置は、カラム１２に設置された多数のノズル５５４のうち何れかを基準ノズルに定め、その基準ノズルを用いて補正することが好ましい。基準ノズルは、様々な方式で決められるが、基板整列時に使用されるノズル５５４、つまり、ペーストパターン形成の基準となるノズル５５４を基準ノズルにすることが好ましい。

詳述すると、一般的に、基板がステージに搬入され、吸着されると、アラインカメラを用いて基板及びノズルを正位置に整列する。即ち、基板の中心と所定のノズル５５４（基準ノズル）間の距離が所定値となるように基板が整列される。したがって、前記基板整列段階で使用されるノズルを基準ノズルに使用することが好ましい。また、基準ノズルは、カラム１２に固定され、Ｘ軸方向には移動しないことがさらに好ましい。

計測手段位置補正段階Ｓ３を詳細に説明すると次の通りである。

ノズル交換が終わると、その交換されたノズル５５４は、基準ノズルとの相対位置関係で決定される所定の位置、例えば、塗布開始位置に移動できる。また、基準ノズルと交換ノズル５５４との位置関係は、ペースト塗布条件によって予め決定され、制御部７０は、これを予め把握している。また、ノズル５５４と計測手段９０との位置関係も制御部７０で予め把握している。

まず、設定された基準ノズル５５４の位置に計測手段９０が移動して、基準ノズルの吐出口を計測する（Ｓ３１）。この際、実際には、計測手段９０が装着されたステージ４０が基準ノズルの位置に移動する。上述したように、基準ノズルと計測手段９０との位置関係も制御部７０で予め把握しているので、このような位置関係を用いて計測手段９０を基準ノズルの位置に移動させる。若し、計測手段９０の位置が変動していなかったら、移動完了後に計測手段９０の中心は、基準ノズルの中心と一致する。

詳述すると、計測手段９０の所定位置への移動が完了すると、前記計測手段９０は、基準ノズルの位置を計測する。例えば、基準ノズルを撮影し、制御部７０は、撮影されたイメージをイメージプロセッシングして、基準ノズルの吐出口の位置を判断する。基準ノズルの吐出口の位置が、撮影されたイメージの中心に存在しないと、計測手段９０の位置が変動したものと判断し、計測手段９０を適切に移動させ、イメージの中心に基準ノズルの吐出口があるようにする。この際、Ｘ，Ｙ方向に動いた距離を用いて、変動した距離を換算する。

勿論、ステージ４０を駆動するステージ用Ｘ軸及びＹ軸ドライバーには、モーター及びエンコーダーが連結されるので、変動した距離の計算が可能である。次に、測定された変動距離を用いて計測手段の補正位置を換算する（Ｓ３３）。その後、計測手段９０を補正位置に移動させる（Ｓ３５）。計測手段９０を補正位置に移動する代わりに、制御部７０に記憶された計測手段９０の位置を補正することも可能である。上述した過程を経ると、制御部７０に記憶された計測手段９０の位置と、実際の計測手段９０との位置が一致する。

図５を参照にして、図３の交換ノズル位置補正段階Ｓ５を説明する。

図５において、まず、交換ノズルの設置された位置に計測手段が移動して、交換ノズルの吐出口を計測し、その設定位置に交換ノズルが正確に位置しているかどうかを把握して補正位置を換算する（Ｓ５１，Ｓ５３）。勿論、この際にも交換ノズルと、計測手段との位置関係は、予め決定され、制御部に記憶されており、補正位置の換算方法は、上述した計測手段の位置補正と同一の原理であるので、これについての詳細な説明は省略する。

交換ノズル５５４の補正位置が換算されると、ノズル用Ｘ軸及びＹ軸ドライバーを用いてノズル５５４を補正位置に移動手段を用いて移動させる（Ｓ５５）。そして、交換ノズル５５４の補正位置への移動が完了すると、再び交換ノズル５５４の位置を計測して、補正位置が誤差範囲内にあるかを確認することが好ましい。交換ノズル５５４の補正位置が誤差範囲内にあれば、交換ノズル５５４の位置補正が完了する。交換ノズル５５４の位置補正が完了すると、実際の基板がステージ４０に搭載され、描画順序に合わせて前記基板にペーストを塗布して、所定の形状のペーストパターンを形成する。

一方、上述した実施例１では、便宜上、基板が搭載されたステージ４０がＸ軸及びＹ軸方向に移動し、ノズル５５４は、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動しないペースト塗布器（以下、ステージ移動型）を図示及び説明したが、本発明はこれに限定されない。

即ち、基板が装着されたステージ４０が移動せず、ノズル５５４がＸ軸及びＹ軸方向に移動して、基板上に所定の形状のペーストパターンを形成するペースト塗布器（以下、“ステージ固定型”）にも本発明の原理は、適用可能である。

但し、ステージ固定型ペースト塗布器では、通常、カラムがＹ軸方向に移動可能で、全てのヘッドユニットは、Ｘ軸方向に移動可能である。したがって、上述した実施例とは異なり、計測手段９０の位置補正段階で基準ノズルが計測手段９０の位置に移動して、基準ノズルから計測手段９０の位置を補正する。この際、基準ノズルは、基板整列時に使用されるノズル５５４を基準ノズルに用いることが好ましい。

計測手段９０の位置補正が完了すると、交換ノズル５５４の位置を補正する。この際にもステージ固定型ペースト塗布器では、計測手段９０が交換ノズルの位置に移動し、交換ノズルの位置を前記計測手段９０が把握して前記交換ノズル５５４の位置を補正する。

本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲及びその同等範囲内で変更が可能である。

本発明によるペースト塗布器の構成を概略的に示す斜視図である。 本発明によるペースト塗布器の制御構成を概略的に示すブロック図である。 本発明によるペースト塗布器の制御方法を示す流れ図である。 図３の計測手段の位置補正方法を示す流れ図である。 図３の交換ノズル位置補正方法を示す流れ図である。

符号の説明

１０…フレーム、 １２…カラム、 ２０…Ｘ軸テーブル、３０…Ｙ軸テーブル、 ４０…ステージ、 ５０…ヘッドユニット群、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ…ヘッドユニット、 ７０…制御部、 ８０…入出力手段、 ９０…計測手段、 ５５２…ペースト収納槽、 ５５４…ノズル。

Claims (13)

1. 基板を搭載するステージと、
   前記基板と相対運動しながら前記基板に所定の形状のペーストパターンを塗布するノズルと、
   前記ノズルの吐出口に対向する所定の位置に設置され、交換されたノズルの位置を直接計測する計測手段と、
   前記計測手段で計測されたデータを用いて、前記交換ノズルの位置変動にともなう補正位置を換算する制御部とを含んで構成されることを特徴とするペースト塗布器。
2. 前記ペースト塗布器は、前記交換ノズルを前記補正位置に移動させる移動手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のペースト塗布器。
3. 前記計測手段は、画像認識装置であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のペースト塗布器。
4. 前記制御部は、前記ノズルのうち一つの基準ノズルを中心に前記計測手段の位置を補正することを特徴とする請求項３記載のペースト塗布器。
5. 前記基準ノズルは、固定されることを特徴とする請求項４記載のペースト塗布器。
6. 前記計測手段は、前記ステージの所定の位置に設置され、前記計測手段の位置補正時に前記ステージが前記基準ノズルの位置に移動することを特徴とする請求項４または請求項５記載のペースト塗布器。
7. 前記交換ノズルの位置補正時に前記ステージが前記交換ノズルの位置に移動することを特徴とする請求項６記載のペースト塗布器。
8. 前記計測手段は、前記ステージの所定の位置に設置され、前記計測手段の位置補正時に前記基準ノズルが前記ステージの位置に移動することを特徴とする請求項４記載のペースト塗布器。
9. 前記交換ノズルの位置補正時に前記交換ノズルが前記ステージの位置に移動することを特徴とする請求項８記載のペースト塗布器。
10. ノズルの位置を直接計測する計測手段の位置を補正する計測手段位置補正段階と、
    前記計測手段を用いて、交換ノズルの位置を補正する交換ノズル位置補正段階とを含むペースト塗布器の制御方法。
11. 前記計測手段位置補正段階は、前記計測手段を基準ノズルの位置に相対運動させる段階と、
    前記計測手段で計測されたデータを用いて、前記計測手段の補正位置を換算する段階とを含むことを特徴とする請求項１０記載のペースト塗布器の制御方法。
12. 前記交換ノズル位置補正段階は、計測手段を交換ノズルの位置に相対運動させる段階と、
    前記計測手段で計測されたデータを用いて、前記交換ノズルの補正位置を換算する段階とを含むことを特徴とする請求項１０または請求項１１記載のペースト塗布器の制御方法。
13. 前記交換ノズル位置補正段階は、前記交換ノズルを補正位置に移動させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載のペースト塗布器の制御方法。

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