JP2012191036A - 基材表面の改質装置、および印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基材を加熱しながら、基材表面に紫外線照射を行うことにより基材表面の改質を行うことが可能な基材表面の改質装置、およびそれを備えた印刷装置を提供する。
【解決手段】基材表面の改質装置１００は、基材としての半導体装置３の表面を加熱する赤外線照射ユニット１０３と、半導体装置３と相対して設けられ、半導体装置３に紫外線Ｖを照射する紫外線ランプ１０６と、紫外線Ｖを透過し、且つ半導体装置３から放射される熱エネルギーおよび赤外線照射ユニット１０３から照射される加熱エネルギーを遮断するように、半導体装置３および赤外線照射ユニット１０３と紫外線ランプ１０６との間に設けられた遮蔽部としての合成石英ガラス板１０５と、が備えられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば液滴によって基材の表面に描画を行う場合などに好適に用いることができる基材表面の改質装置、およびそれを備えた印刷装置に関する。

従来から半導体素子（基材）などの表面にレーザー光線を用いて製造番号などが印字されていたが、近年半導体素子の薄型化などによりレーザー光線を直接半導体素子表面に照射して印字することが困難になってきた。
これに対し、例えば特許文献１に開示されているようなインクジェット法を用いた印字方法が開示されている。この方法では、半導体素子表面に吐出されたインク液滴の密着強度を得るため、半導体素子表面の改質処理（前処理）が必要となる。
そして、この改質処理に対応するための改質処理方法および装置としては、処理ガスを導入しながら半導体素子表面を加熱源によって加熱し、活性光線としての紫外線（以下、「ＵＶ」ともいう。）照射を行う改質方法を用いた装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−８０６８７号公報（図１参照） 特開平１０−３６５３６号公報（図１７参照）

しかしながら、上述の特許文献２に示されている半導体素子表面の改質方法を用いた装置では、半導体素子（基材）を加熱する加熱源としての赤外線ランプが、光線照射部としての紫外線ランプ（ＵＶランプ）と半導体素子との間に設けられているため、赤外線ランプから赤外線（赤外光）を半導体素子に照射する際に紫外線ランプにも赤外線（加熱エネルギー）が照射されてしまう。また、加熱された半導体素子からの放射される熱エネルギーも紫外線ランプに到達してしまう。
このように、紫外線ランプは、赤外線および加熱された半導体素子から放射される熱エネルギーにより加熱されることになる。これにより、紫外線ランプのＵＶ発光効率が低下してしまい、特許文献２に示す半導体素子表面の改質方法を用いた装置では、半導体表面の改質にばらつきが生じてしまうなど所望の改質ができ難くなってしまうという課題を有していた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る基材表面の改質装置は、基材表面を加熱する加熱エネルギーを照射する加熱源と、前記基材と相対して設けられ、前記基材に活性光線を照射する光線照射部と、前記基材および前記加熱源と前記光線照射部との間に設けられ、前記活性光線を透過し且つ前記基材から放射される熱エネルギーおよび前記加熱源から照射される加熱エネルギーを遮断する遮蔽部と、が備えられていることを特徴とする。

本適用例に記載の基材表面の改質装置によれば、基材および加熱源と光線照射部との間に、活性光線を透過し、且つ基材から放射される熱エネルギーおよび加熱源から照射される加熱エネルギーを遮断するように遮蔽部が備えられているため、光線照射部に加熱エネルギーが達しない。これにより、光線照射部が加熱されることが防止されるため、光線照射部の温度上昇によって生ずる活性光線の発光効率の低下を防止することが可能となる。したがって、活性光線の発光効率の低下によって生じる基材表面の改質のばらつきを防ぐことができ、安定した基材表面の改質を行うことができる。
また、基材に対する活性光線の照射と加熱のための加熱エネルギーの照射を同時に行うことができるため基板表面の改質を短時間で行うことが可能となる。

［適用例２］上記適用例に記載の基材表面の改質装置において、前記遮蔽部は、前記光線照射部の外周を覆うように設けられていることを特徴とする。

上記適用例に記載の基材の改質装置によれば、空気などの気流を用いて光線照射部の加熱を防止するための方策が光線照射部の外周を覆う遮蔽部の内部で行うことができるため、気流が遮蔽部によって遮断され基材周辺に達しない。したがって、気流が基材周辺に発生せず、基材に活性光線を照射し表面改質を行う際のラジカル酵素の濃度が気流によって変化してしまい基材表面の改質に影響を与えることを防止することが可能となり、安定した基材表面の改質を行うことができる。

［適用例３］上記適用例に記載の基材表面の改質装置において、前記遮蔽部は、合成石英ガラスで形成されていることを特徴とする。

本適用例に記載の基材表面の改質装置よれば、遮蔽部を簡便に安価に形成することが可能となる。

［適用例４］上記適用例に記載の基材表面の改質装置において、前記加熱源は、赤外線を照射する熱線源であることを特徴とする。

本適用例に記載の基材表面の改質装置よれば、加熱源からの気流を生じないため、基材に活性光線を照射し表面改質を行う際のラジカル酵素の濃度が気流によって変化してしまい基材表面の改質に影響を与えることを防止することが可能となり、安定した基材表面の改質を行うことができる。

［適用例５］上記適用例に記載の基材表面の改質装置において、前記基材および前記加熱源と、前記光線照射部とが、前記遮蔽部を含む隔壁によって区分されていることを特徴とする。

本適用例に記載の基材表面の改質装置よれば、基材および加熱源と光線照射部とが、遮蔽部を含む隔壁によって区分されて独立した空間となっているため、光線照射部に気流が存在しても、その気流が隔壁によって遮断され基材周辺に達しない。このため、基材に活性光線を照射し表面改質を行う際の、気流によるラジカル酵素の濃度の変化を防止することが可能となり、このラジカル酵素の濃度の変化によって生じる基材表面の改質のばらつきを防ぐことが可能となる。よって、安定した基材表面の改質を行うことができる。
また、基材および加熱源が区分されているため、気流などの制御が行い易く、気流による基材表面の改質への影響が基材周辺に及び難くなる。

［適用例６］本適用例に記載の印刷装置は、前述の適用例のいずれかに記載の基材表面の改質装置と、前記基材表面の改質装置によって改質された基材表面に液滴を吐出して所望のパターンを描画する印刷部と、を備えていることを特徴とする。

本適用例に記載の印刷装置によれば、活性光線の発光効率の低下によって生じる基材表面の改質のばらつきを、備えられた基材表面の改質装置によって防ぐことができるため、基材表面に液滴が吐出されて形成された所望のパターンの描画（印刷）の基材表面との密着強度を安定的に向上させることが可能となる。

基材としての半導体基板を模式的に示す平面図。 第１実施形態にかかる基材表面の改質装置の概略を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は右側面断面図。 石英ガラスの光透過特性の一例を示すグラフ。 遮蔽部の変形例１、変形例２を説明するための正断面図。 遮蔽部の変形例３を説明するための基材表面の改質装置の概略を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は右側面断面図。 第２実施形態にかかる印刷装置の概要を示す模式平面図。 供給部を示す模式図。 基材表面の改質装置としての前処理部の構成を示す概略斜視図。 塗布部の構成を示す図であり、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）はキャリッジを示す模式側面図、（ｃ）は、ヘッドユニットを示す模式平面図、（ｄ）は、液滴吐出ヘッドの構造を説明するための要部模式断面図。

以下、本発明の基材表面の改質装置およびこの基材表面の改質装置を用いた印刷装置にかかる実施形態を、図面を参照しながら説明する。
なお、以下の実施の実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではない。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせている。

（半導体基板）
基材表面の改質装置の説明に先立って、この基材表面の改質装置によって表面が改質される対象の一例である基材としての半導体基板について図１を用いて説明する。図１は、基材としての半導体基板を示す模式的に示す平面図である。

図１に示すように、基材としての半導体基板１は基板２を備えている。基板２は耐熱性があり半導体装置３を実装可能であれば良く、基板２にはガラスエポキシ基板、紙フェノール基板、紙エポキシ基板等を用いることができる。

基板２上には半導体装置３が実装されている。そして、半導体装置３上には会社名マーク４、機種コード５、製造番号６等のマーク（印刷パターン、所定パターン）が描画されている。これらのマークは、後述する印刷装置によって、インクなどが用いられて描画されるが、この描画（印刷）されたインクと半導体装置３の表面との密着強度を向上させるための表面改質を行うため後述する基材表面の改質装置が用いられる。

（第１実施形態：基材表面の改質装置）
次に、第１実施形態として、図２および図３を参照して基材表面の改質装置について説明する。図２は、第１実施形態にかかる基材表面の改質装置の概略を示す図であり、（ａ）は筐体を断面とした正断面図、（ｂ）は右側面断面図である。図３は、遮蔽部に用いられる石英ガラスの光透過特性の一例を示すグラフである。

図２に示すように、基材表面の改質装置１００は、基台１２０を備え、基台１２０上にはステージ１０１が設けられている。ステージ１０１の上面には載置面１０２が設置され、載置面１０２には吸引式のチャック機構（図示せず）が形成されている。前述の半導体基板１を載置面１０２に載置した後、チャック機構を作動させることにより半導体基板１は載置面１０２に固定される。
さらに、基材表面の改質装置１００には、一方の端部が基台１２０の上面に接続された複数の支持部１０４と、支持部１０４の他方端に接続された遮蔽部としての合成石英ガラス板１０５と、合成石英ガラス板１０５と載置面１０２に固定された半導体基板１との間に設けられた加熱源としての赤外線照射ユニット１０３と、が設けられている。
さらに、基材表面の改質装置１００には、合成石英ガラス板１０５を挟み半導体基板１と対向するように設けられた、光線照射部としての紫外線ランプ（ＵＶランプ）１０６が設けられている。そして、前述したそれぞれの構成部位が、基台１２０に接続された筐体１２３によって覆われ、基材表面の改質装置１００は構成される。

赤外線照射ユニット１０３は、半導体基板１上の基板２（図２では図示せず、以下の説明では省略する）に実装された半導体装置３の表面に描画されたインクの硬化を促進するために設けられており、半導体装置３の表面を加熱するための加熱エネルギーとしての赤外線Ｌを照射する赤外線光源としての機能を有している。
赤外線照射ユニット１０３は、赤外線Ｌを照射する赤外線ランプ１２１と、赤外線ランプ１２１と電気的に接続されて保持する赤外線ランプソケット１２２と、赤外線ランプ１２１から照射される赤外線Ｌが不要な方向への照射を遮断すると共に照射光を集光して所定の方向に反射する反射カバー１０８が設けられている。
本実施形態の赤外線照射ユニット１０３は、後に詳述する紫外線ランプ１０６の対向する領域から外れた位置にあって、斜め上方から半導体装置３の表面に赤外線Ｌを照射できるように２個設けられている。
赤外線照射ユニット１０３に用いられる赤外線ランプ１２１は、赤外線ハロゲンランプ、セラミックヒーター、遠赤外線ヒーターなどを用いることができる。しかしながら、後述する石英ガラスの赤外線の透過波長帯域（図３参照）から、赤外線の透過率が低くなる遠赤外線（４０００ｎｍを超える帯域）を照射することが可能な遠赤外線ヒーターを用いることが好ましい。

支持部１０４は、４つの円筒状の支柱、例えば、ステンレスパイプなどを用いて構成されている。支持部１０４は、一方の端部が基台１２０の上面に接続され、他端に遮蔽部としての合成石英ガラス板１０５を接続支持している。なお、支持部１０４は、合成石英ガラス板１０５を、紫外線ランプ１０６と半導体装置３および赤外線照射ユニット１０３との間で支持できればよく、その形状は問わない。また、支持部１０４は、基台１２０以外の部位に接続されていてもよい。

合成石英ガラス板１０５は、紫外線ランプ１０６から照射される紫外線Ｖを透過し、赤外線照射ユニット１０３から照射される赤外線Ｌと半導体装置３から反射される赤外線或いは半導体装置３からの輻射熱線、熱せられた気体の対流などを遮断するために設けられている。そのため、合成石英ガラス板１０５は、紫外線ランプ１０６と半導体装置３および赤外線照射ユニット１０３とを遮蔽するように、その主面（平面）が半導体基板１上に実装された半導体装置３の表面にほぼ並行するように支持部１０４によって支持されている。即ち、合成石英ガラス板１０５は、紫外線ランプ１０６と半導体装置３および赤外線照射ユニット１０３との間に設けられている。

紫外線ランプ（ＵＶランプ）１０６は、合成石英ガラス板１０５を挟み半導体基板１と対向するように４本が合成石英ガラス板１０５の平面方向に沿うように並列されて保持部１０７に保持されている。保持部１０７は、紫外線ランプ（ＵＶランプ）１０６の電気的接続用のソケットも兼ねている。
紫外線ランプ１０６から照射された活性光線としての紫外線（ＵＶ）Ｖは、合成石英ガラス板１０５を透過し、半導体基板１に形成された半導体装置３（図１参照）の表面に照射される。紫外線ランプ（ＵＶランプ）１０６としては、低圧水銀ＵＶランプ、高圧水銀ＵＶランプ、メタルハライドＵＶランプなどが用いられるが、本実施形態では低圧水銀ＵＶランプを用いている。ここで照射される紫外線Ｖは、半導体装置３（図１参照）の表面状態の改質に用いられるため、２５４ｎｍ程度（１８５ｎｍとの併用もある）の波長を有するものが用いられている。

ここで、前述した合成石英ガラス板１０５を含む合成石英ガラスの光透過性について図３を用いて説明する。図３では、縦軸に光透過率（％）、横軸に光の波長（ｎｍ）として、３つの例の石英ガラスの概略の光透過性を示している。図３では、合成石英ガラスを符号Ｇ、溶融石英ガラスを符号Ｙ、赤外光学石英ガラスを符号Ｓで示している。
図３に示すように、それぞれの石英ガラスは、前述した紫外線の波長帯域（１８５ｎｍから２５４ｎｍ）も含め紫外線の波長帯域では８０％以上の透過率を有している。また、それぞれの石英ガラスは、４０００ｎｍを超える遠赤外線の波長帯域では、その光線の透過率が５０％以下になり、グラフには示していないが５０００ｎｍを超えると透過率が数％となって殆んど透過しなくなる。

上述した第１実施形態にかかる基材表面の改質装置によれば、紫外線ランプ１０６から照射された紫外線Ｖを透過し、且つ半導体装置３から放射される熱エネルギーおよび赤外線ランプ１２１から照射される加熱エネルギーを遮断するように合成石英ガラス板１０５が備えられている。
これにより、紫外線ランプ１０６には、半導体装置３から放射される熱エネルギー（輻射熱）、熱せられた気体（空気）の対流、或いは赤外線ランプ１２１から照射される赤外線Ｌなどによる加熱エネルギーが殆んど到達することなく、且つ紫外線ランプ１０６から半導体装置３の表面に紫外線Ｖを照射することができる。
このように、第１実施形態にかかる基材表面の改質装置によれば、半導体装置３の表面を加熱しながら紫外線照射を行っても紫外線ランプ１０６の温度上昇によって生ずる紫外線の発光効率の低下を防止することが可能となる。これにより、紫外線Ｖの発光効率の低下によって生じる基材表面の改質のばらつきを防ぐことができ、安定した基材表面の改質を行うことができる。

（遮蔽部の変形例）
ここで遮蔽部の変形例を、図４、および図５を用いて説明する。

（変形例１、変形例２）
先ず、図４を用いて変形例１、および変形例２について説明する。図４は、遮蔽部の変形例を示し、（ａ）は変形例１を示す正断面図、（ｂ）は変形例２を示す側面断面図である。
変形例１の遮蔽部は、図４（ａ）に示すように、紫外線ランプ１０６の外周を囲むように断面形状がトラック形状の合成石英ガラス管３０５で構成されている。
変形例２の遮蔽部は、図４（ｂ）に示すように、紫外線ランプ１０６の外周を囲むように断面形状が直方体形状に形成された断面が方形の合成石英ガラス管３０５で構成されている。

変形例１、変形例２に示すように、遮蔽部としては、前述の第１実施形態の合成石英ガラス板１０５にかえて、紫外線ランプ１０６の周囲を囲むような合成石英ガラス製の筒状管であってもよい。
このような変形例１、変形例２に示すような遮蔽部であっても、前述の実施形態と同様に紫外線を透過しながら赤外線などの熱線を遮断することができ第１実施形態と同様な効果を生じさせることが可能である。

（変形例３）
次に、図５を用いて変形例３の遮蔽部について説明する。図５は、遮蔽部の変形例３を説明するための基材表面の改質装置の概略を示す投影図であり、（ａ）は正断面図、（ｂ）は右側面断面図である。なお、図５で示す基材表面の改質装置２００は、図２を用いて説明した第１実施形態の基材表面の改質装置１００と遮蔽部の構成が異なることであるため、第１実施形態と同様な構成については同一符号を付けて、その説明を省略することもある。

図５に示すように、基材表面の改質装置２００は、基台１２０を備え、基台１２０上にはステージ１０１が設けられている。ステージ１０１の上面には載置面１０２が設置され、載置面１０２には吸引式のチャック機構（図示せず）が形成されている。前述の半導体基板１を載置面１０２に載置した後、チャック機構を作動させることにより半導体基板１は載置面１０２に固定される。
さらに、基材表面の改質装置２００には、筐体２２３に接続された遮蔽部としての合成石英ガラス板２０５と、合成石英ガラス板２０５と載置面１０２に固定された半導体基板１との間に設けられた加熱源としての赤外線照射ユニット１０３と、が設けられている。
さらに、基材表面の改質装置２００には、合成石英ガラス板２０５を挟み半導体基板１と対向するように設けられた、光線照射部としての紫外線ランプ（ＵＶランプ）１０６が設けられている。そして、筐体２２３が、前述したそれぞれの構成部位を囲むように、基台１２０に接続されて設けられている。

以下、変形例３の遮蔽部について説明するが、基台１２０、ステージ１０１、載置面１０２、半導体基板１、赤外線照射ユニット１０３、紫外線ランプ１０６の説明は省略する。
変形例３の遮蔽部としての合成石英ガラス板２０５は、紫外線ランプ１０６と半導体装置３および赤外線照射ユニット１０３とを遮蔽するように、その外周を筐体２２３に接続されて保持されている。換言すれば、合成石英ガラス板２０５と筐体２２３とによって形成され、紫外線ランプ１０６の設けられた区画２１０と、合成石英ガラス板２０５と筐体２２３とによって形成され、赤外線照射ユニット１０３と半導体装置３が設けられた区画２１１と、が区分された個別の区画となっている。このように、合成石英ガラス板２０５が隔壁となって、２つの区分された空間を形成している。

このような変形例３によれば、遮蔽部としての合成石英ガラス板２０５によって、紫外線ランプ１０６の設けられた区画２１０が、他の区画２１１と区分されていることにより、前述の第１実施形態の効果に加えてさらに以下の効果を生ずることができる。
つまり、紫外線ランプ１０６の設けられた区画２１０が、他の区画２１１と区分されていることにより、独立した空間となっているため、半導体装置の改質を促進するための気流などを用いても、その気流が隔壁によって遮断され紫外線ランプ１０６に達することが無い。また、逆に紫外線ランプ１０６の冷却などの気流が紫外線ランプ１０６の設けられた区画２１０に存在しても、合成石英ガラス板２０５と筐体２２３とによって形成され、赤外線照射ユニット１０３と半導体装置３が設けられた区画２１１にその気流が達することが無く、その気流が半導体装置３の改質に影響を与えることが無い。
即ち、半導体装置３に紫外線Ｖを照射し表面改質を行う際の、気流によるラジカル酵素の濃度の変化を防止することが可能となり、このラジカル酵素の濃度の変化によって生じる基材表面の改質のばらつきを防ぐことが可能となる。
また、紫外線ランプ１０６の冷却も可能となり、安定した紫外線照射とランプの長寿命化も実現することが可能となる。

上述した第１実施形態および変形例１から３の基材表面の改質装置１００，２００によれば、遮蔽部としての合成石英ガラス板１０５，２０５が設けられていることによって、紫外線ランプ１０６に、赤外線ランプ１２１から照射される赤外線Ｌなどの加熱エネルギーが殆んど到達することなく、且つ紫外線ランプ１０６から半導体装置３の表面に紫外線Ｖを照射することができる。
このように、半導体装置３の表面を加熱しながら紫外線照射を行っても紫外線ランプ１０６の温度上昇によって生ずる紫外線の発光効率の低下を防止することが可能となる。これにより、紫外線Ｖの発光効率の低下によって生じる基材表面の改質のばらつきを防ぐことができ、安定した基材表面の改質を行うことができる。さらに、紫外線ランプ１０６と半導体装置３との距離を接近させることも可能となり、効率よい表面改質ができると共に基材表面の改質装置１００，２００の小型化も可能となる。

なお、上述の実施形態では、遮蔽部として合成石英ガラス板１０５を用いる例で説明したが、図３に示されているように、所定の波長の紫外線を透過し、赤外線帯域の波長の光線を遮断する機能を有していればよく、例えば、溶融石英ガラス、赤外光学石英ガラスなどであってもよい。

（第２実施形態）
次に、第１実施形態で説明した基材表面の改質装置を用いた印刷装置の一例を、第２実施形態として図６〜図９を用いて説明する。

（印刷装置）
図６は、第２実施形態にかかる印刷装置の概要を示す模式平面図である。図６に示すように、印刷装置７は主に供給部８、基材表面の改質装置としての前処理部９、塗布部（印刷部）１０、冷却部１１、収納部１２、搬送部１３及び制御部１４から構成されている。
印刷装置７は、搬送部１３を中心にして時計回りに供給部８、前処理部９、塗布部１０、冷却部１１、収納部１２、制御部１４の順に配置されている。そして、制御部１４の隣には供給部８が配置されている。供給部８、制御部１４、収納部１２が並ぶ方向をＸ方向とする。Ｘ方向と直交する方向をＹ方向とし、Ｙ方向には塗布部１０、搬送部１３、制御部１４が並んで配置されている。そして、鉛直方向をＺ方向とする。

供給部８は、複数の半導体基板１が収納された収納容器を備えている。そして、供給部８は中継場所８ａを備え、収納容器から中継場所８ａへ半導体基板１を供給する。

前処理部９は、基材としての半導体装置３の表面を加熱しながら改質する機能を有する。前処理部９により半導体装置３は吐出された液滴の広がり具合及び印刷するマークの密着性が調整される。前処理部９は第１中継場所９ａ及び第２中継場所９ｂを備え、処理前の半導体基板１を第１中継場所９ａまたは第２中継場所９ｂから取り込んで表面の改質を行う。その後、前処理部９は処理後の半導体基板１を第１中継場所９ａまたは第２中継場所９ｂに移動して、半導体基板１を待機させる。第１中継場所９ａ及び第２中継場所９ｂを合わせて中継場所９ｃとする。そして、前処理部９の内部で前処理が行われる場所を処理場所９ｄとする。

冷却部１１は、前処理部９で加熱及び表面改質が行われた半導体基板１を冷却する機能を有している。冷却部１１は、それぞれが半導体基板１を保持して冷却する処理場所１１ａ、１１ｂを有している。処理場所１１ａ、１１ｂは、適宜、処理場所１１ｃと総称するものとする。

塗布部１０は、半導体装置３に液滴を吐出してマークを描画（印刷）するとともに、描画されたマークを固化または硬化する機能を有する。塗布部１０は中継場所１０ａを備え、描画前の半導体基板１を中継場所１０ａから移動して描画処理及び硬化処理を行う。その後、塗布部１０は描画後の半導体基板１を中継場所１０ａに移動して、半導体基板１を待機させる。

収納部１２は、半導体基板１を複数収納可能な収納容器を備えている。そして、収納部１２は中継場所１２ａを備え、中継場所１２ａから収納容器へ半導体基板１を収納する。操作者は半導体基板１が収納された収納容器を印刷装置７から搬出する。

印刷装置７の中央の場所には、搬送部１３が配置されている。搬送部１３は２つの腕部を備えたスカラー型ロボットが用いられている。そして、腕部の先端には半導体基板１を把持する把持部１３ａが設置されている。中継場所８ａ，９ｃ，１０ａ，１１ｃ，１２ａは把持部１３ａの移動範囲１３ｂ内に位置している。従って、把持部１３ａは中継場所８ａ，９ｃ，１０ａ，１１ｃ，１２ａ間で半導体基板１を移動することができる。制御部１４は印刷装置７の全体の動作を制御する装置であり、印刷装置７の各部の動作状況を管理する。そして、搬送部１３に半導体基板１を移動する指示信号を出力する。これにより、半導体基板１は各部を順次通過して描画されるようになっている。

以下、各部の詳細について説明する。各部の説明には、印刷装置の概要を示す図６を参照しながら各部を示すそれぞれの図を用いて説明する。
（供給部）
図７は供給部を示す模式正面図である。
図７に示すように、供給部８は基台１５を備えている。基台１５の内部には昇降装置１６が設置されている。昇降装置１６はＺ方向に動作する直動機構を備えている。この直動機構はボールネジと回転モーターとの組合せや油圧シリンダーとオイルポンプの組合せ等の機構を用いることができる。本実施形態では、例えば、ボールネジとステップモーターとによる機構を採用している。基台１５の上側には昇降板１７が昇降装置１６と接続して設置されている。そして、昇降板１７は昇降装置１６により所定の移動量だけ昇降可能になっている。

昇降板１７の上には直方体状の収納容器１８が設置され、収納容器１８の中には複数の半導体基板１が収納されている。収納容器１８はＹ方向の両面に開口部が形成され、開口部から半導体基板１が出し入れ可能となっている。収納容器１８のＸ方向の両側に位置する側面１８ｂの内側には凸状のレール１８ｃが形成され、レール１８ｃはＹ方向に延在して配置されている。レール１８ｃはＺ方向に複数等間隔に配列されている。このレール１８ｃに沿って半導体基板１をＹ方向からまたは−Ｙ方向から挿入することにより、半導体基板１がＺ方向に配列して収納される。

基台１５のＹ方向側には支持部材２１を介して、基板引出部２２と中継台２３とが設置されている。収納容器１８のＹ方向側の場所において基板引出部２２の上に中継台２３が重ねて配置されている。基板引出部２２はＹ方向に伸縮する腕部（図示せず）と腕部を駆動する直動機構とを備えている。腕部の一端には略矩形に折り曲げられた爪部２２ｂが設置され、この爪部２２ｂの先端は腕部と平行に形成されている。

基板引出部２２が腕部を伸ばすことにより、腕部が収納容器１８内を貫通する。そして、爪部２２ｂが収納容器１８の−Ｙ方向側に移動する。次に昇降装置１６が半導体基板１を下降した後、基板引出部２２が腕部を収縮させる。このとき、爪部２２ｂが半導体基板１の一端を押しながら移動する。

その結果、半導体基板１が収納容器１８から中継台２３上に移動させられる。中継台２３は半導体基板１のＸ方向の幅と略同じ幅の凹部が形成され、半導体基板１はこの凹部に沿って移動する。そして、この凹部により半導体基板１のＸ方向の位置が決められる。中継台２３上は中継場所８ａであり、半導体基板１は中継場所８ａの所定の場所にて待機する。供給部８の中継場所８ａに半導体基板１が待機しているとき、搬送部１３は把持部１３ａを半導体基板１と対向する場所に移動して半導体基板１を把持して移動する。

この半導体基板１が搬送部１３により中継台２３上から移動した後、基板引出部２２が腕部を伸長させる。次に、昇降装置１６が収納容器１８を降下させて、基板引出部２２が半導体基板１を収納容器１８内から中継台２３上に移動させる。このようにして供給部８は順次半導体基板１を収納容器１８から中継台２３上に移動する。収納容器１８内の半導体基板１を総て中継台２３上に移動した後、操作者は空になった収納容器１８と半導体基板１が収納されている収納容器１８とを置き換える。これにより、供給部８に半導体基板１を供給することができる。

（基材表面の改質装置としての前処理部）
図８は基材表面の改質装置としての前処理部の構成を示す概略斜視図である。図３に示すように、前処理部９は基台２４を備え、基台２４上にはＸ方向に延在するそれぞれ一対の第１案内レール２５及び第２案内レール２６が並んで設置されている。第１案内レール２５上には第１案内レール２５に沿ってＸ方向に往復移動する載置台としての第１ステージ２７が設置され、第２案内レール２６上には第２案内レール２６に沿ってＸ方向に往復移動する載置台としての第２ステージ２８が設置されている。第１ステージ２７及び第２ステージ２８は直動機構を備え、往復移動することができる。

第１ステージ２７の上面には載置面２７ａが設置され、載置面２７ａには吸引式のチャック機構が形成されている。搬送部１３が半導体基板１を載置面２７ａに載置した後、チャック機構を作動させることにより前処理部９は半導体基板１を載置面２７ａに固定することができる。同様に、第２ステージ２８の上面にも載置面２８ａが設置され、載置面２８ａには吸引式のチャック機構が形成されている。搬送部１３が半導体基板１を載置面２８ａに載置した後、チャック機構を作動させることにより前処理部９は半導体基板１を載置面２８ａに固定することができる。

第１ステージ２７に対向する部位には、加熱装置としての赤外線照射ユニット（図示せず）が設けられており、載置面２７ａに載置された半導体基板１を、制御部１４の制御下で所定温度に加熱する。同様に、第２ステージ２８に対向する部位には、加熱装置としての赤外線照射ユニット１０３が設けられており、載置面２８ａに載置された半導体基板１を、制御部１４の制御下で所定温度に加熱する。

第１ステージ２７がＸ方向側に位置するときの載置面２７ａの場所が第１中継場所９ａ（図６参照）となっており、第２ステージ２８がＸ方向に位置するときの載置面２８ａの場所が第２中継場所９ｂとなっている。第１中継場所９ａ及び第２中継場所９ｂである中継場所９ｃは把持部１３ａの動作範囲内に位置しており、中継場所９ｃにおいて載置面２７ａ及び載置面２８ａは露出する。従って、搬送部１３は容易に半導体基板１を載置面２７ａ及び載置面２８ａに載置することができる。半導体基板１に改質処理としての前処理が行われた後、半導体基板１は第１中継場所９ａに位置する載置面２７ａまたは第２中継場所９ｂに位置する載置面２８ａ上にて待機する。従って、搬送部１３の把持部１３ａは容易に半導体基板１を把持して移動することができる。

基台２４の−Ｘ方向には平板状の支持部２９が立設されている。支持部２９のＸ方向側の面において上側にはＹ方向に延在する案内レール３０が設置されている。そして、案内レール３０と対向する場所には案内レール３０に沿って移動するキャリッジ３１が設置されている。キャリッジ３１は直動機構を備え、往復移動することができる。

キャリッジ３１の基台２４側には処理部３２が設置されている。処理部３２としては、例えば、活性光線を発光する低圧水銀ランプが例示できる。水銀ランプを用いる場合、半導体基板１に紫外線を照射することにより、半導体基板１の表面の撥液性を改質することができる。本実施形態では、水銀ランプを採用している。前処理部９は、加熱装置により半導体基板１を加熱した状態で、処理部３２から紫外線を照射しながらキャリッジ３１を往復運動させる。これにより、前処理部９は、処理場所９ｄの広い範囲に紫外線を照射することが可能になっている。

処理部３２と加熱装置としての赤外線照射ユニット１０３との間には、両者を遮蔽する遮蔽部としての合成石英ガラス板１０５が支持部２９に固定されて設けられている。この合成石英ガラス板１０５は、紫外線を透過させると共に遠赤外線を遮断する機能を有しており、処理部３２が加熱されること無く赤外線照射ユニット１０３による半導体基板１の表面を加熱することが可能となる。

前処理部９は、外装部３３により全体が覆われている。外装部３３の内部には上下に移動可能な戸部３４が設置されている。そして、第１ステージ２７または第２ステージ２８がキャリッジ３１と対向する場所に移動したあと、戸部３４が下降する。これにより、処理部３２が照射する紫外線が前処理部９の外に漏れないようになっている。

載置面２７ａもしくは載置面２８ａが中継場所９ｃに位置するとき、搬送部１３は載置面２７ａ及び載置面２８ａに半導体基板１を給材する。そして、前処理部９は半導体基板１が載置された第１ステージ２７もしくは第２ステージ２８を処理場所９ｄに移動して前処理を行う。前処理が終了した後、前処理部９は第１ステージ２７もしくは第２ステージ２８を中継場所９ｃに移動する。続いて、搬送部１３は載置面２７ａもしくは載置面２８ａから半導体基板１を除材する。

（冷却部）
冷却部１１は、各処理場所１１ａ、１１ｂにそれぞれ設けられ、上面が半導体装置１の吸着保持面とされたヒートシンク等の冷却板１１０ａ、１１０ｂを有している。
処理場所１１ａ、１１ｂ（冷却板１１０ａ、１１０ｂ）は、把持部１３ａの動作範囲内に位置しており、処理場所１１ａ、１１ｂにおいて冷却板１１０ａ、１１０ｂは露出する。従って、搬送部１３は容易に半導体基板１を冷却板１１０ａ、１１０ｂに載置することができる。半導体基板１に冷却処理が行われた後、半導体基板１は、処理場所１１ａに位置する冷却板１１０ａ上または処理場所１１ｂに位置する冷却板１１０ａ上にて待機する。従って、搬送部１３の把持部１３ａは容易に半導体基板１を把持して移動させることができる。

（塗布部）
次に、半導体基板１に液滴を吐出してマークを形成する塗布部１０について図９に用いて説明する。液滴を吐出する装置に関しては様々な種類の装置があるが、インクジェット法を用いた装置が好ましい。インクジェット法は微小な液滴の吐出が可能であるため、微細加工に適している。

図９（ａ）は、塗布部の構成を示す概略斜視図である。塗布部１０により半導体基板１に液滴が吐出される。図９（ａ）に示すように、塗布部１０には、直方体形状に形成された基台３７を備えている。液滴を吐出するときに液滴吐出ヘッドと被吐出物とが相対移動する方向を主走査方向とする。そして、主走査方向と直交する方向を副走査方向とする。副走査方向は改行するときに液滴吐出ヘッドと被吐出物とを相対移動する方向である。本実施形態ではＸ方向を主走査方向とし、Ｙ方向を副走査方向とする。

基台３７の上面３７ａには、Ｙ方向に延在する一対の案内レール３８がＹ方向全幅にわたり凸設されている。その基台３７の上側には、一対の案内レール３８に対応する図示しない直動機構を備えたステージ３９が取付けられている。そのステージ３９の直動機構は、リニアモーターやネジ式直動機構等を用いることができる。本実施形態では、例えば、リニアモーターを採用している。そして、Ｙ方向に沿って所定の速度で往動または復動するようになっている。往動と復動を繰り返すことを走査移動と称す。さらに、基台３７の上面３７ａには、案内レール３８と平行に副走査位置検出装置４０が配置され、副走査位置検出装置４０によりステージ３９の位置が検出される。

そのステージ３９の上面には載置面４１が形成され、その載置面４１には図示しない吸引式の基板チャック機構が設けられている。載置面４１上に半導体基板１が載置された後、半導体基板１は基板チャック機構により載置面４１に固定される。

ステージ３９が−Ｙ方向に位置するときの載置面４１の場所が中継場所１０ａとなっている。この載置面４１は把持部１３ａの動作範囲内に露出するように設置されている。従って、搬送部１３は容易に半導体基板１を載置面４１に載置することができる。半導体基板１に塗布が行われた後、半導体基板１は中継場所１０ａである載置面４１上にて待機する。従って、搬送部１３の把持部１３ａは容易に半導体基板１を把持して移動することができる。

基台３７のＸ方向両側には一対の支持台４２が立設され、その一対の支持台４２にはＸ方向に延びる案内部材４３が架設されている。案内部材４３の下側にはＸ方向に延びる案内レール４４がＸ方向全幅にわたり凸設されている。案内レール４４に沿って移動可能に取り付けられるキャリッジ４５は略直方体形状に形成されている。そのキャリッジ４５は直動機構を備え、その直動機構は、例えば、ステージ３９が備える直動機構と同様の機構を用いることができる。そして、キャリッジ４５がＸ方向に沿って走査移動する。案内部材４３とキャリッジ４５との間には主走査位置検出装置４６が配置され、キャリッジ４５の位置が計測される。キャリッジ４５の下側にはヘッドユニット４７が設置され、ヘッドユニット４７のステージ３９側の面には図示しない液滴吐出ヘッドが凸設されている。

図９（ｂ）は、キャリッジを示す模式側面図である。図９（ｂ）に示すようにキャリッジ４５の半導体基板１側にはヘッドユニット４７と一対の照射部としての硬化ユニット４８が配置されている。ヘッドユニット４７の半導体基板１側には液滴を吐出する３個の液滴吐出ヘッド４９が凸設されている。液滴吐出ヘッド４９の個数や配置は特に限定されず、吐出する機能液の種類や描画パターンに合わせて設定できる。

硬化ユニット４８の内部には吐出された液滴を硬化させる紫外線を照射する照射装置が配置されている。硬化ユニット４８は主走査方向においてヘッドユニット４７を挟んだ位置に配置されている。照射装置は発光ユニットと放熱板等から構成されている。発光ユニットには多数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子が配列して設置されている。このＬＥＤ素子は、電力の供給を受けて紫外線の光である紫外光を発光する素子である。

キャリッジ４５の図中上側には収容タンク５０が配置され、収容タンク５０には機能液が収容されている。液滴吐出ヘッド４９と収容タンク５０とは図示しないチューブにより接続され、収容タンク５０内の機能液がチューブを介して液滴吐出ヘッド４９に供給される。

機能液は樹脂材料、硬化剤としての光重合開始剤、溶媒または分散媒を主材料とする。この主材料に顔料または染料等の色素や、親液性または撥液性等の表面改質材料等の機能性材料を添加することにより固有の機能を有する機能液を形成することができる。本実施形態では、例えば、白色の顔料を添加している。機能液の樹脂材料は樹脂膜を形成する材料である。樹脂材料としては、常温で液状であり、重合させることによりポリマーとなる材料であれば特に限定されない。さらに、粘性の小さい樹脂材料が好ましく、オリゴマーの形態であるのが好ましい。モノマーの形態であればさらに好ましい。光重合開始剤はポリマーの架橋性基に作用して架橋反応を進行させる添加剤であり、例えば、光重合開始剤としてベンジルジメチルケタール等を用いることができる。溶媒または分散媒は樹脂材料の粘度を調整するものである。機能液を液滴吐出ヘッドから吐出し易い粘度にすることにより、液滴吐出ヘッドは安定して機能液を吐出することができるようになる。

図９（ｃ）は、ヘッドユニットを示す模式平面図である。図９（ｃ）に示すように、ヘッドユニット４７には液滴吐出ヘッド４９が配置され、液滴吐出ヘッド４９の表面にはノズルプレート５１が配置されている。ノズルプレート５１には複数のノズル５２が配列して形成されている。ノズル５２及びヘッドの数及び配置は特に限定されず吐出するパターンに合わせて設定される。本実施形態においては、例えば、１個のノズルプレート５１にはノズル５２の配列が１列形成され、１つの列には１５個のノズル５２が配置されている。

硬化ユニット４８の下面には、照射口４８ａが形成されている。そして、照射装置が発光する紫外光が照射口４８ａから半導体基板１に向けて照射される。

図９（ｄ）は、液滴吐出ヘッドの構造を説明するための要部模式断面図である。図９（ｄ）に示すように、液滴吐出ヘッド４９はノズルプレート５１を備え、ノズルプレート５１にはノズル５２が形成されている。ノズルプレート５１の上側であってノズル５２と相対する位置にはノズル５２と連通するキャビティ５３が形成されている。そして、液滴吐出ヘッド４９のキャビティ５３には機能液５４が供給される。

キャビティ５３の上側には上下方向に振動してキャビティ５３内の容積を拡大縮小する振動板５５が設置されている。振動板５５の上側でキャビティ５３と対向する場所には上下方向に伸縮して振動板５５を振動させる圧電素子５６が配設されている。圧電素子５６が上下方向に伸縮して振動板５５を加圧して振動し、振動板５５がキャビティ５３内の容積を拡大縮小してキャビティ５３を加圧する。それにより、キャビティ５３内の圧力が変動し、キャビティ５３内に供給された機能液５４はノズル５２を通って吐出される。

液滴吐出ヘッド４９が圧電素子５６を制御駆動するためのノズル駆動信号を受けると、圧電素子５６が伸張して、振動板５５がキャビティ５３内の容積を縮小する。その結果、液滴吐出ヘッド４９のノズル５２から縮小した容積分の機能液５４が液滴５７となって吐出される。機能液５４が塗布された半導体基板１に対しては、照射口４８ａから紫外光が照射され、硬化剤を含んだ機能液５４を固化または硬化させるようになっている。

（収納部）
収納部１２は、供給部８と同様な構造となっている。したがって図面を用いず簡単に説明する。収納部１２は、基台を備えている。基台の内部には昇降装置が設置されている。昇降装置は供給部８に設置された昇降装置１６と同様の装置を用いることができる。基台の上側には昇降板が昇降装置と接続して設置されている。そして、昇降板は昇降装置により昇降させられる。昇降板の上には直方体状の収納容器１８が設置され、収納容器１８の中には半導体基板１が収納されている。収納容器１８は供給部８に設置された収納容器１８と同じ容器が用いられている。

収納部１２は収納する半導体基板１を載置する中継場所１２ａを有している。搬送部１３は半導体基板１を中継場所１２ａに載置するだけで、収納部１２と連携して半導体基板１を収納容器１８に収納することができる。

（搬送部）
次に、半導体基板１を搬送する搬送部１３について説明する。搬送部１３は、支持台（図示せず）の内部にモーター、角度検出器、減速機等から構成される回転機構を有している。そして、モーターの出力軸は減速機と接続され、減速機の出力軸は支持台の上側に配置された腕部などと接続されている。また、モーターの出力軸と連結して角度検出器が設置され、角度検出器がモーターの出力軸の回転角度を検出する。これにより、回転機構は腕部の回転角度を検出して、所望の角度まで回転させることができる。また、搬送部１３は、昇降装置も有しており上下運動も合わせて行うことができる。

回転装置（図示せず）には把持部１３ａが配置されている。そして、把持部１３ａは回転装置の回転軸と接続されている。従って、搬送部１３は回転装置を駆動することにより把持部１３ａを回転させることができる。さらに、搬送部１３は昇降装置を駆動することにより把持部１３ａを昇降させることができる。
把持部１３ａには、半導体基板１を吸引して吸着させる吸着機構が形成されており、把持部１３ａはこの吸着機構を作動させて、半導体基板１を把持することができる。

第２本実施形態に示した印刷装置７によれば、基材表面の改質装置としての前処理部９に、処理部３２としての低圧水銀ランプが設けられ、その低圧水銀ランプから照射された紫外線を透過し、且つ半導体基板１から放射される熱エネルギーおよび赤外線ランプ１２１から照射される加熱エネルギーを遮断するように合成石英ガラス板１０５が備えられている。
この合成石英ガラス板１０５によって、処理部３２と加熱装置としての赤外線照射ユニット１０３（赤外線ランプ１１２１）とが遮蔽されることにより処理部３２が加熱されること無く赤外線照射ユニット１０３による半導体基板１の表面を加熱することが可能となる。これらにより、前処理部９は、半導体基板１の表面を加熱しながら紫外線照射を行っても処理部３２としての低圧水銀ランプの温度上昇によって生ずる紫外線の発光効率の低下を防止することが可能となる。これにより、紫外線の発光効率の低下によって生じる基材表面（半導体基板１）の改質のばらつきを防ぐことができ、安定した基材表面の改質を行うことができる。
したがって、半導体基板１に液滴が吐出されて形成された所望のパターンの描画（印刷）の半導体基板１表面に対する密着強度を安定的に向上させることが可能な印刷装置を提供することができる。

１…半導体基板、２…基板、３…基材としての半導体装置、４…会社名マーク、５…機種コード、６…製造番号、７…印刷装置、８…供給部、９…基材表面の改質装置としての前処理部、１０…塗布部、１１…冷却部、１２…収納部，１３…搬送部、１４…制御部、１００，２００…基材表面の改質装置、１０１…ステージ、１０２…載置面、１０３…加熱源としての赤外線照射ユニット、１０４…支持部、１０５，２０５…遮蔽部としての合成石英ガラス板、１０６…光線照射部としての紫外線ランプ（ＵＶランプ）、１０７…保持部、１０８…反射カバー、１２０…基台、１２１…赤外線ランプ、１２２…赤外線ランプソケット、１２３，２２３…筐体、３０５…遮蔽部としての合成石英ガラス管、Ｖ…紫外線、Ｌ…赤外線。

Claims (6)

1. 基材表面を加熱する加熱エネルギーを照射する加熱源と、
   前記基材と相対して設けられ、前記基材に活性光線を照射する光線照射部と、
   前記基材および前記加熱源と前記光線照射部との間に設けられ、前記活性光線を透過し且つ前記基材から放射される熱エネルギーおよび前記加熱源から照射される加熱エネルギーを遮断する遮蔽部と、が備えられていることを特徴とする基材表面の改質装置。
2. 請求項１に記載の基材表面の改質装置において、
   前記遮蔽部は、前記光線照射部の外周を覆うように設けられていることを特徴とする基材表面の改質装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の基材表面の改質装置において、
   前記遮蔽部は、合成石英ガラスで形成されていることを特徴とする基材表面の改質装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の基材表面の改質装置において、
   前記加熱源は、赤外線を照射する熱線源であることを特徴とする基材表面の改質装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の基材表面の改質装置において、
   前記基材および前記加熱源と、前記光線照射部とが、前記遮蔽部を含む隔壁によって区分されていることを特徴とする基材表面の改質装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の基材表面の改質装置と、
   前記基材表面の改質装置によって改質された基材表面に液滴を吐出して所望のパターンを描画する印刷部と、を備えていることを特徴とする印刷装置。

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