CN201308881Y - 图案形成装置、利用其制造的设备及具有该设备的电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种图案形成装置，其可灵活对应量少品种多的生产，且容易将光滑、无缺陷的图案形成在所希望的位置上，在图案形成装置(155)上设置：液体材料涂布机构(110)，在基板(100)上涂布液体材料(130)；和激光处理机构(120)，向基板(100)上涂布的液体材料照射激光(121)使其固定化；并且液体材料涂布机构(110)中设有液体材料供给部(113)，液体材料供给部(113)上形成有通过液体材料(130)与基板(100)接触的开口部(114)，在激光处理机构中设有将激光照射到照射目标点(131)的照射部，从液体材料供给部(113)的开口部向基板(100)涂布液体材料，将该基板(100)上涂布的液体材料通过由照射部照射的激光逐次处理、固定化。

Description

图案形成装置、利用其制造的设备及具有该设备的电子设备

技术领域

本发明涉及到一种使用可构成电子设备的功能性液体材料等在固体表面形成图案的图案形成装置、及具有通过上述图案形成装置形成的图案的设备、及具有该设备的电子设备。

背景技术

针对利用真空处理、照相平板印刷法等细微加工技术在硅晶片上形成集成电路的现有的功能元件制造方法，提出了很多如下提案：基于组合了有机材料的溶液、无机材料的胶溶液等液体材料和印刷技术的全新材料、处理的所谓印刷电子学来制造功能元件。

作为印刷电子学中使用的印刷技术，向纸面印刷的方式是候选之一，但大多研究基于喷墨方式来进行。

喷墨方式是作为家庭用小型打印机的印刷方法发展而来的技术，根据从计算机、数码相机等传送来的电子数据，在纸面上使微小喷嘴扫描，并由该微小喷嘴排出油墨进行描绘。

这与印刷书籍、杂志报纸等一般的使用原版并以其为基础进行大量复制的方式大为不同。

使用原版的印刷方式是非常适于报纸这样的高速、大量制造同一产品的方式，但在少量印刷时，也需要和大量印刷同样的原版，并且只能制造和原版完全一样的产品。

与之相对，喷墨方式是不使用原版、印刷的元信息可简单改变的单一的电子数据。因此，在制作多种印刷物时，是非常有效的方法。这相当于一般家庭中的数码相机拍摄的照片的印刷等。喷墨印刷方式虽然在印刷速度方面劣于使用原版的方式，但可节省制造原版的工时和成本，可灵活应对大量的不同印刷物。

在电子设备的世界中，因顾客需求的多样化，从原有的同一物件的大量生产向少量多品种的生产转移，在这一状况背景下出现的印刷电子学通过与喷墨方式相结合，作为可根据需求而按需(on demand)制造少量多品种的电子设备的技术，引起广泛关注。例如，像读取型RFID(Radio Frequency Identification：射频识别)标记一样，在各设备全部为不同ID信息、即全部具有不同布线图案的情况下，在喷墨方式印刷中，只需要适当变更发送到喷墨打印机的电子数据的内容即可灵活应对。

具有这种优点的喷墨方式相关的技术已经有很多提案出现。例如(专利文献1)中，提出了应用到需要使用多个材料的复杂图案形成的有机EL显示器的方案。

但喷墨方式的描绘中，存在很多源自其动作原理的课题。首先，在从微小的喷嘴排出微小的液滴这一原理上，通过喷墨方式描绘的图形为点的集合，点与点的边界产生不均。并且，液滴从排出到抵达目标地点的期间，受到气流、静电等外部因素的影响，存在其抵达位置偏离目标的情况。并且，即使抵达了目标地点，因液滴和抵达面的相互作用，液滴会湿润扩大、或相反凝聚而成珠形，导致和期待的描绘不同的结果。进而在极端情况下，液滴排出本身就无法顺利进行，从而无法描绘。

因此，在喷墨方式的图案形成中，存在形成的图案的表面不平滑、含有缺陷、或位置偏离的问题。这些问题在形成用于印刷电子学的图案的情况下，即材料不是油墨而是功能性液体、或基板不是纸而是玻璃基板、塑料薄膜时，也同样可能发生。

例如在(专利文献2)所述的功能性材料定影方法、功能性材料定影装置中，将含有功能性材料的液滴排出到被附着面上后照射激光，从而使溶剂的一部分气化，以此提高在被附着面上的功能性材料的定影位置的精度。

日本专利文献1：特开2002-015866号公报

日本专利文献2：特开2005-095849号公报

发明内容

但是，通过喷墨方式描绘图形时，因气流、静电等外部因素油墨液滴的抵达位置偏离目标地点的问题是喷墨方式的本质性课题，通过(专利文献2)所述的方法、装置无法充分解决。

本发明提供一种可灵活对应量少品种多的生产，且容易将光滑、无缺陷的图案形成在所希望位置上的图案形成装置、及通过这些装置制造的设备及电子设备。

本发明的图案形成装置将基板上涂布的液体材料通过激光固定化并形成图案，其特征在于具有：液体材料涂布机构，设有向基板涂布液体材料的开口部；以及激光处理机构，上述液体材料涂布机构和上述激光处理一体化，具有照射将上述基板上涂布的上述液体材料固定化的激光的照射部。

本发明的图案形成装置和通过喷墨方式形成图案时相比，容易将液体材料准确涂布到基板的希望的位置上。并且，也容易形成光滑、无缺陷的图案。

另一方面，和通过喷墨方式形成图案时一样，根据要形成的图案所对应的电子数据来控制上述开口部和基板的相对位置关系，通过这一构成可灵活对应少量多品种的生产。

因此，根据本发明的图案形成装置，可灵活对应量少品种多的生产，且容易将光滑、无缺陷的图案形成在希望的位置上。

附图说明

图1是概要表示实施方式1涉及的图案形成装置的透视图。

图2是说明图案形成装置中的开口部的代表尺寸的图。

图3是用于说明图案形成装置的液体材料的涂布结束端的处理的图。

图4是用于说明图案形成装置中的激光照射图案的图。

图5是说明实施方式2涉及的图案形成装置中的液体材料的涂布宽度和射束点的关系的图。

图6是说明实施方式3涉及的图案形成装置中的液体材料的涂布宽度和射束点的关系的图。

图7是概要表示实施方式4涉及的图案形成装置的透视图。

图8是用于说明材料组成连续变化的图案的图。

图9是概要表示实施方式5涉及的图案形成装置的透视图。

图10是概要表示实施方式6涉及的图案形成装置的透视图。

图11是概要表示实施方式7涉及的图案形成装置的透视图。

图12是用于说明射束点内具有均匀的能量分布的激光的图。

具体实施方式

以下参照附图详细说明本发明的实施方式。此外，本发明不限于以下说明的实施方式。

(实施方式1)

图1～图4是说明本发明的实施方式1的图，图1是概要表示本发明的实施方式1涉及的图案形成装置的透视图。在图1中，100是基板，110是液体材料涂布机构，111是向液体材料机构110传送液体材料的传送管，112是具有进行液体材料的存储和供给的罐及泵的液体材料供给源，113是液体材料涂布机构110中的液体材料供给部，114是液体材料供给部113内的液体材料排出的开口部，120是激光处理机构，121是激光，130是液体材料，131是激光121的照射目标点，132是通过激光121固定化的液体材料，133是激光121的射束点，140是开口部位置测量机构，141是用于开口部位置测量的激光，155是图案形成装置。

并且，图2(a)～图2(c)分别是用于说明开口部114的代表尺寸的图。图2(a)是说明具有椭圆形状的开口部114的代表尺寸的图，该图所示的开口部114中的最小代表尺寸是a-1，最大代表尺寸是a-2。并且，图2(b)是说明圆形开口部114的代表尺寸的图，该图所示的开口部114中的最小代表尺寸及最大代表尺寸均为b-1。图2(c)是说明正方形的开口部114的代表尺寸的图，该图所示的开口部114中的最小代表尺寸是c-1，最大代表尺寸是c-2。

图3是说明图案形成装置的液体材料的涂布结束端的处理的图，图3(a)是说明正在涂布液体材料130时的常态的图，图3(b)是说明在涂布结束端进行液体材料130的排出、或停止排出使开口部114向基板100上方移动的状态的图，图3(c)是说明在涂布结束端进行了液体材料130的吸引处理后、或进行吸引处理的同时使开口部114向基板100上方移动的状态的图。图3(a)中的G表示开口部114和基板100的间隙。

图4(a)～图4(d)分别是用于说明激光121(参照图1)的照射图案、即射束点133的移动轨迹的图。图4(a)表示使激光处理机构120(参照图1)直线移动的同时连续照射激光121的情况，图4(b)表示使激光处理机构120直线移动的同时断续照射激光121的情况，图4(c)及图4(d)表示使激光处理机构120直线移动的同时扫描激光121时的射束点133的移动轨迹。在图4(c)所示的例子中，在与激光处理机构120的直线移动方向交叉的方向d上扫描激光121，在图4(d)所示的例子中，沿激光处理机构120的直线移动方向，锯齿状地扫描激光121。

本实施方式涉及的图案形成装置155(参照图1)除了图1所示各机构等外，还具有筐体、可动台、及使所有机械协调动作的控制部(均未图示)，控制部例如由可通过程序动作的计算机系统构成。

在此，对图1所示的基板100及图案形成装置155分别详细进行说明。基板100例如是由硼硅玻璃等玻璃构成的透明的平板，其表面被研磨为镜面。当然，基板100不限于玻璃基板，也可是陶瓷基板、塑料基板，并且表面也不必是平坦的。即，只要不会因用于使液体材料130固定化的激光121的照射而熔化、或不会发生明显的衰劣化，则可使用任意的基板。并且，从机械性质的角度出发，可以是刚性的，也可是挠曲的。在本实施方式中，基板100的平面形状是边长100mm的正方形，其厚度为0.7mm。该基板100固定在未图示的可动台上，通过移动可动台，可改变与开口部114的相对位置，从而可以较高的自由度在基板100的任意位置上形成图案。

可动台作为使基板100和开口部114的相对位置变化的移动机构作用。此外，可动台的动作通过上述控制部控制。

另一方面，图案形成装置155具有上述液体材料涂布机构110、传送管111、液体材料供给源112、激光处理机构120、及开口位置测量机构140。虽然在未图示的筐体上固定有液体材料涂布机构110，但如上所述，基板100的位置通过移动可动台而变位，因此即使固定液体材料涂布机构110，也可改变开口部114和基板100的相对位置。该液体材料涂布机构110通过传送管111与液体材料供给源112连接，液体材料130从液体材料供给源112通过传送管111提供到液体材料涂布机构110后，通过液体材料供给部113从开口部114涂布到基板100上。

上述液体材料供给源112例如使用存储液体材料130的罐及用于将罐内的液体材料130传送到外部的挤压泵构成。这些罐及泵也可一体化。例如，也可像注射泵那样，通过改变存储液体的罐的容积而将液体传送到外部的装置。并且，也可以不具有相当于泵的机构，仅通过调整罐和液体材料涂布机构110的高度关系，利用重力传送液体材料地构成液体材料供给源112。使用泵构成液体材料供给源112时，该泵优选为可将液体材料130向液体材料涂布机构110送出，或者也可反方向吸回的泵。液体材料的排出/吸引通过适当选择泵的形式而容易地实现。例如如果使用挤压泵，则通过使泵正转/反转可进行排出/吸引。泵的动作例如通过未图示的上述控制部来控制。

在图1所示的图案形成装置155中，液体材料涂布机构110的开口部设置在基板100的上方，但其位置关系不限于此。例如可以是基板100位于上方、从基板100的下方开始从开口部114向该基板100涂布液体材料130的方式，或者也可是基板100垂直保持、从基板100的侧方从开口部114向该基板100涂布液体材料130的方式等。

本实施方式中的开口部114的最小代表尺寸是500μm。最小代表尺寸是指，使开口部114向基板100的面方向移动时，其轨迹制造的最小线宽。并且，本实施方式中的开口部114的最大代表尺寸是2mm。这和最小代表尺寸同样，是将开口部114向基板100的面方向移动时，其轨迹制造的最大线宽。

在此对最小及最大代表尺寸参照图2(a)～图2(c)进一步详细说明。图2(a)是具有椭圆形的截面形状的开口部114的例子，在本实施方式中，采用这一形状的开口部114。同样，图2(b)是具有圆形的截面形状的开口部的例子、并且图2(c)是具有正方形的截面形状的开口部114的例子。

在图2(a)中，最小代表尺寸以a-1表示，最大代表尺寸以a-2表示。同样地，图2(b)中的b-1及图2(c)中的c-1分别表示最小代表尺寸，并且图2(b)中的b-2及图2(c)中的c-2表示最大代表尺寸。当然，开口部114的截面形状不限于此，可以是任意形状。例如也可是截面的一部分欠缺的、即像二块板产生的狭缝一样，开口部的外周未连接成一个的形状。

因此，只要是可实质上将液体材料130涂布到基板100的形状，均可作为开口部114使用。对于自由度较高的开口部114的截面形状，最小及最大代表尺寸可如下定义。即，将开口部114的截面图形在包含该截面的平面内从任意方向由二根平行线夹住时，这些平行线形成的间隔中，最小值是最小代表尺寸。并且，描绘内包开口部114的截面图形的最小的圆时，其直径是最大代表尺寸。

其中，开口部114的最小代表尺寸例如是500μm以下。这是为了构成对于各种粘度的液体材料130可充分控制排出量的开口部114所需的优选值。当该值大于500μm时，在大多水溶液中，使用一般的数cps(数mPa·s)的粘度的液体材料时，难以控制排出量。即，如图1所示，从基板100的上部开始进行低粘度的液体材料130的涂布时，当开口部114过大时，有可能产生即使停止了液体材料供给源112，液体材料供给部113内的液体材料130也会因自重从开口部114落到基板100上，或排出非计划的量的情况。

对此可设想直径为数cm的开口部这样的极端的例子。在这种开口部中，即使停止液体材料供给源112，仅通过表面张力也无法使液体材料130停止在液体材料供给部113内。数cm较为极端，但随着开口部114的最小代表尺寸变大，尤其是处理低粘度的液体材料130时的控制性逐渐恶化也是自然的。本发明中，发明人经过刻苦钻研，发现如果开口部114的最小代表尺寸为500μm以下，则基本可确保良好的液体材料控制性。

开口部114的最大代表尺寸没有特别的限制。因为无论最大代表尺寸有多大，最小代表尺寸例如是500μm以下，因此其形状为狭缝、或使狭缝弯曲的形状。通过使开口部114的形状为狭缝状，对低粘度的液体材料130也通过充分的表面张力获得自保持能力，结果可维持控制性。

再次利用图1继续详细说明实施方式1的图案形成装置155的构造。

120是激光处理机构，具有：未图示的激光光源；由棱镜、透镜、反射镜、光纤等构成；以及照射部，由为了在基板100上的照射目标点131上形成射束点133的透镜等光学元件构成。

本实施方式中的激光光源使用发光的峰值波长为670nm的半导体激光，但只要是一般的激光光源可以使用各种光源。如下所述，液体材料130中，包括适于进行激光处理的波长区域。当使用这种液体材料130时，通过选择振动波长位于上述优选波长区域的使激光121振动的激光光源，可提高处理效率，或根据情况不同可仅处理液体材料130中含有的成分中的特定物质。并且，在使用不存在上述优选波长区域的液体材料130时，作为激光121的性质，一般波长短的可聚光到较小的面积，结果可使射束点133较小，因此通过使用振动波长短的激光光源，可进行细微的图案描绘，这一点是自不待言的。

激光121的输出强度也和波长同样，对应于所使用的液体材料130的特性适当选择。在本实施方式中，使用光输出800mW的激光光源。在此，对光源进一步说明，只要射出具有实质上用于进行固定化处理的波长和光强度的光源，则光源不限于激光光源。例如，高亮度发光二极管可作为激光光源的替代光源使用。并且，在激光光源中，对于装置规模过大的极短波长区域的光，重氢灯等也可作为代替光源使用。

在本实施方式中使用的半导体激光虽然是激光光源，但来自发光点的光束的展开较大，因此未图示的导光部构成使用多个棱镜和透镜的准直光学系统，使光束为平行光。进一步，束截面下的光强度分布(束属性)是同心圆状的光，即高斯光束。并且，本实施方式的照射部由凸透镜构成，使在导光部传送的激光聚光到照射目标点131。

照射目标点131是表示在上述高斯光束中整形的激光121的照射中心点的位置。激光121的照射范围内的能量分布是以照射目标点131为中心的同心圆状。

此外，上述射束点133表示对液体材料130实质进行固定化的范围。如上所述，由于激光121是高斯光束，因此束截面下的光强度随着远离中心点而下降。因此，当从中心点离开一定程度时，产生小于可使液体材料130固定化的界限值的能量区域。激光121照射的范围和进行液体材料130的固定化的范围不同。因此在本发明中，将实质上进行激光处理的范围、即实质进行液体材料的固定化的范围作为射束点133。激光处理机构120也和其他机构一样，通过未图示的控制部控制动作。

其次，140是开口部位置测量机构。开口部位置测量机构140用于测定基板100和开口部114的间隙，因此在本实施方式中由未图示的激光光源和光学系统、光学元件等构成，通过激光干扰法测定基板100和开口部114的间隙G(参照图3(a))。141是用于进行开口部位置测量的激光。当然，开口部位置测量机构140的本质是间隙G的测定，因此测定方法不限于使用激光的方法。例如也可使用利用超声波的测量、或使检测臂与基板100机械性接触、取入开口部114附近的图像进行解析的方法。

开口部位置测量机构140对间隙G的测定在图案形成装置155动作的期间始终进行，其结果传送到未图示的控制部。控制部参照这些测定数据和预先设定的程序，同时进行使未图示的可动台上下等的控制，使间隙G保持规定值。可动台作为控制间隙G的值的开口部位置控制机构作用。

其中，开口部位置测量机构140构成为可根据需要移动测定位置。并且，通过在一个图案形成装置155中搭载多个开口部位置测量机构140，也可应对复杂的基板形状。

在此，对测量间隙G的必要性参照图3(a)～图3(c)进行说明。

首先，当基板100实质上为平面时，为了向该基板100均匀涂布液体材料130，使间隙G保持一定是很重要的。当间隙G被扩大时，液体材料130因表面张力变为向开口部114拉伸向上的形状，与基板100的接触面积减少。极端情况下，液体材料130从基板100脱离，涂布状态变得不连续。相反，当间隙G被缩小时，液体材料130则变为向基板100挤压的形状，与基板100的接触面积变大。极端情况下，也有开口部114与基板100接触，液体材料130已经不可能排出，或损伤基板100的可能。因此，在图3(a)所示的液体材料130的涂布的平常状态下，基板100和开口部114的间隙G优选保持恒定，因此需要测量间隙G。

基板100具有凹凸面时，为了进行液体材料130的均匀涂布，因上述原因，使间隙G保持一定是重要的，因此需要测量间隙G，控制可动台，使开口部114可跟随基板100的凹凸。

以上对向基板100稳定涂布液体材料130的情况进行了说明，相反，当有意要改变间隙G时，例如也存在以下情况：进行图3(c)所示的终端处理的情况；或通过周期性改变间隙G例如进行具有周期性膜厚变化的图案的涂布的情况。

在本实施方式的图案形成装置155中，为了改变基板100和开口产114的相对位置，是使用未图示的可动台移动基板的构造，但用于改变相对位置的移动单元不限于此。例如也可固定基板100、而使液体材料涂布机构110、激光处理机构120等固定到可动机构上。上述可动机构例如可包括三轴的作动器、具有多个关节的机器人臂等。

以上是本实施方式中的图案形成装置155的详细构造。接着对使图案形成装置155动作并进行图案形成的过程详细进行说明，在说明之前，先说明本发明所述的液体材料、固定化的含义。

本发明所述的液体材料是指，实质上具有流动性，可从开口部向基板涂布的粘度范围的流体，其材料构成没有限制。但是，在实施方式中，假设形成的图案具有某些电子功能，因此本发明所述的液体材料至少在固定化后是电导体、半导体、或绝缘体。

在实施方式1中，作为液体材料使用将银(Ag)的微粒分散到有机溶剂的分散溶液。例如可从由ハリマ化成株式会社生产的产品型号NPS-J等获得。作为同样的液体材料也可使用金属胶分散液、含有金属离子的溶液等。此外，含有氧化物、氮化物等的陶瓷的液体材料、提案的各种含有有机电子功能性材料或其前驱体等的液体材料也可实现本发明。

接着说明本发明所述的固定化。本发明所述的固定化是指，在液体材料130涂布到基板100的状态下，由激光处理机构120照射激光121时，通过液体材料130自身或液体材料130中含有的至少一种成分中产生的物理、化学变化，变化成已经不是原来的液体材料130的情况、或对于构成原来的液体材料130的溶剂不再溶解的状态。即，这是应当和对于溶液的单纯的干燥区别的概念。通过激光121的照射、或某加热单元加热由溶液构成的液体材料130，通过蒸发去除溶剂进行溶质的固定化时，固定化的溶质至少对于构成溶液的溶剂再次溶解，但这是应与其区别的概念。

此外，作为上述物理变化的例子包括熔敷、熔焊、渗透、烧结等，化学变化的例子包括交联、聚合、分解、氧化、还原等。

在实施方式1中，含有银的超微粒子的液体材料130通过激光121的照射而瞬间被加热，溶剂蒸发，并且银的超微粒子相互熔敷，变为非动态，进行物理变化产生的固定化。

当然也可不是熔敷引起的固定化，可包括以下方法：在例如含有银的超微粒子的液体材料130中，以适当比例混合苯乙烯单体和作为反应触媒剂的过氧化物聚合触媒剂、交联剂等，或者以适当比例混合环氧单体和氧类的聚合触媒剂等，向其照射激光121，使之固定化等。这种情况下，形成如下过程：通过激光121的照射，液体材料130被加热，与该液体材料130配合的聚合触媒剂被分解，通过由此产生的自由基开始聚合反应，单体聚合化，从而使液体材料130固定化。此时的激光121的照射加热液体材料130使聚合触媒剂分解，并开始聚合反应，因此具有无需通过熔敷进行固定化时那样大的激光输出的优点。

并且，虽未详述，但也可以容易地实现如下选择性的方法：感应特定波长的光并开始化学反应的反应系统公知的有若干个，通过对其进行应用，仅在照射特定波长的激光121时进行固定化。进一步，通过同时采用感应特定波长的光的多个反应系统，也可实现较复杂且自由度高的固定化处理。在向含有银的超微粒子的液体材料混合树脂材料的例子中，即使本发明所述的固定化结束，银的超微粒子也未熔敷，因此为了将银的超微粒子作为导电体的图案使用，需要通过其他处理进行熔敷处理。

也存在单体材料通过激光121的照射而聚合、高分子化的物质本身作为功能性图案使用的情况。这是一般公知的形成利用了塑料的绝缘性的绝缘膜的情况、或形成具有电子功能性的高分子材料的图案的情况。举例来说，作为发光性的高分子材料，公知的有PPV(聚对苯乙炔)。PPV本身在高分子状态下是非动态，不易溶解于溶剂。但是，研究报告提案了很多向对苯乙炔的单体加入特定官能基的物质，其一部分可从市场上购买到。它们在单体时是液状物质，通过本实施方式的图案形成装置155可涂布到基板100。这些单体通过激光121的照射产生的加热而分解、聚合，形成PPV。如上所述，PPV是非动态的，因此一系列的过程包含在本发明所述的固定化中。通过利用PPV，可构成发光元件、晶体管。

因此，本发明所述的固定化可通过适当选择使用的液体材料130的构成，例如可以像使用含有银的超微粒子的液体材料130时一样，通过引起熔敷这一物理变化来进行，也可像通过向含有银的超微粒子的液体材料130以适当比例混合苯乙烯单体和过氧化物类聚合触媒剂、交联剂等时、或使用PPV的单体时这样引起化学反应(化学变化)来进行。

其次，在本发明中，对基板上涂布的液体材料通过激光逐次处理并固定化，对该处理进行说明。

本发明所述的激光进行的处理是指，在设想的液体材料中，特别是对含有溶剂这样最终不构成图案的成分的液体材料，在溶剂全部蒸发并干燥结束前，照射激光进行固定化。除此以外的液体材料，例如像上述PPV单体这样，最终构成图案的材料本身是不含有溶剂的液体时，在液体材料涂布后即使经过一定时间，该液体材料也保持流动性，这也意味着，涂布后不进行任何其他处理，照射激光并进行固定化。进一步，因基板和液体材料的亲和性的不同，液体材料弹起扩散，从涂布后的状态进行非计划的移动的情况下，在液体材料移动前照射激光并完成固定化的动作，在本发明中称为激光进行的处理。

接着详细说明本发明的实施方式1的图案形成装置155的动作。首先，进行基板100的清洗后，将该基板100固定到未图示的可动台。本实施方式中的100是硼硅玻璃基板，因此清洗是在薄膜处理中通常进行的油脂成分的去除、粒子状附着物的去除，同时使用界面活性剂、碱性清洗剂等和超声波清洗装置来进行。并且，优选用等离子体处理装置进行表面清洗。当然，清洗方法应当根据使用的基板100的材质等选择适当的方法这一点自不待言。

进一步，在基板100清洗后，也可对基板100整体统一进行前处理工序。例如是为了改善平滑性、附着力等特性的衬层剂的涂布、或使表面粗糙、有意提高表面粗糙度等的工序。

基板100设置到可动台时，开口部114接近基板100。此时，开口部位置测量机构140连续测定开口部114和基板100的间隙G(参照图3(a))，提供用于获知该间隙G是否适当的数据。移动可动台的作业可以是手动，但在本实施方式中，未图示的控制部进行可动台的动作控制。以下虽未特别声明，但控制部根据提前设定的动作程序灵活地控制本实施方式的图案形成装置155中的各机构的动作。

间隙G的最佳值根据基板100的材质及表面状态和液体材料130的种类、进而根据涂布后的液体材料130的膜厚、涂布速度、环境温度、基板温度等非常多的因素而变动。举例来说，间隙G的值是0.2毫米，在本实施方式中使用该值。

当间隙G为最佳值后，液体材料供给源112进行动作，将液体材料130传送到液体材料涂布机构110，传送到该液体材料涂布机构110的液体材料130从开口部114排出到基板100上。与此同时，可动台根据提前编程的信息使基板100和开口部114的相对位置变化，开始对基板100涂布液体材料130。

对于涂布的液体材料130，激光处理机构120照射激光121，通过该激光121，液体材料130逐次被处理、固定化。

如上所述，本实施方式中的开口部114为椭圆形，其最小代表尺寸为500μm，最大代表尺寸为2mm。在此说明以下情况：控制图案形成装置155，使作为开口部114描绘的轨迹的涂布面为宽2mm的带状时、即用最大代表尺寸进行涂布时的图案形成。并且，为了使说明简洁，对直线状地将液体材料130涂布到基板100上进行说明。当然，通过适当控制可动台的动作，也可进行具有弯曲线条的复杂图案的形成、或整面涂布。

当基板100上涂布了液体材料130时，激光处理机构120向液体材料130上的照射目标点131照射激光121。在本实施方式中，照射目标点131和开口部114的相对位置固定。通过激光121的照射，射束点133内的液体材料130被加热，溶剂挥发，并且分散的银的超微粒子相互熔敷，非动态化，进行本发明所述的固定化。

此时的射束点133的宽度、形状根据激光121的强度、能量分布(光强度分布；束属性)、激光121的聚光程度、液体材料130的种类、液体材料130的涂膜厚度、液体材料130的涂布速度、基板100的材质等众多因素而变化，在形成图案时，应设定最佳值。在本实施方式中，射束点133是以照射目标点131为中心的圆形，其直径为0.1mm。因此，进行固定化的范围小于进行涂布的范围。其接近于图1所述的状态。

通过可动台的动作，基板100和开口部114的相对位置直线变化的期间，开口部位置测量机构140连续地测量开口部114和基板100的间隙G(参照图3(a))。根据该测量结果控制可动台的动作，在保持间隙G恒定的状态下进行涂布，因此例如即使基板100中发生意料以外的翘曲，可动台以对其进行描绘的方式移动，涂布的液体材料130的膜厚连续且稳定。并且，通过逐次进行的固定化而形成的图案也是平滑、无缺陷的图案。

对于这样连续形成平滑、无缺陷的直线状的图案，基板100和开口部114的位置关系到达提前编程的涂布终端点时的动作，参照图3(a)～图3(c)进行说明。

在本实施方式中，仅形成单纯的直线图案，因此在涂布终端点上，涂布结束的开口部114离开基板100，结束图案形成。

图3(a)如上所述是涂布中途的状态，正进行稳定的涂布和固定化。在图3(a)所示的状态下，一定量的液体材料130从液体材料供给源112通过传送管111传送到液体材料涂布机构110(参照图1)，传送到该液体材料涂布机构110的液体材料130通过液体材料供给部113从开口部114连续排出到基板100上。在涂布的终端点上，移动可动台以使在继续该排出动作的状态下，开口部114离开基板100时，如图3(b)所示，过剩的液体材料130排出到终端点，终端点附近的液体材料130的涂膜厚度变大。此时，也可以移动可动台，以使液体材料供给源112停止后开口部114离开基板100，这种情况下，因液体材料130的种类不同，存在由于表面张力，过剩的液体材料130从开口部114被拉出的情况，结果终端点附近的液体材料130的涂膜厚度变大。

为了避免这种终端点附近的膜厚不均，可使液体材料供给源112向吸引一侧移动，抵消将液体材料130从开口部114引出的力(表面张力)。当然，此时的吸引力及时间与液体材料130及基板100各自的种类为首的众多因素相关，因此需要每次设定最佳值。通过在液体材料130的涂布终端点进行适当的吸引动作，如图3(c)所示，可使涂布终端点的液体材料130的涂膜厚度与其他相同，结果通过使液体材料130固定化而获得的图案也平滑且均匀。

在目前为止的图案形成的详细说明中，以用于固定化的激光处理中照射的激光在时间上连续的连续光的情况为例进行了说明，也可使用断续光进行图案形成。

对使用断续光进行图案形成的例子参照图4(a)～图4(d)详细说明。图4(a)是照射的激光是连续光的情况，且表示其射束点133小于液体材料130的涂布宽度时形成的图案132a。

此时照射的激光为断续光时，如图4(b)所示，液体材料130的涂布连续进行的同时，可形成不连续的图案132。断续光的激光照射只要使激光光源接通断开，并且光路中途附加挡板，对其进行开关控制等就可以轻易实现。

并且，作为使激光断续照射的其他例子，包括在基板100上涂布的液体材料130上扫描激光的情况。通过扫描激光，可以进行使用了断续光的连续图案的形成、液体材料130的涂布范围下的复杂图案的描绘。图4(c)及图4(d)对此进行了说明。在图4(c)中，激光在箭头d所示的方向上较短，但作为一定周期的断续光，在扫描的同时照射液体材料130。此时，各断续光的照射图案彼此重合，因此最终形成的图案132是图4(c)中实线所示的连续的图案。进一步，也可形成图4(d)所示的复杂图案132，此时，进行图4(d)所示的扫描的同时，进行有意的开关控制，使激光光源为非周期性，结果描绘出一定的图案。

为了扫描激光，激光处理机构120的照射部内设置有旋转的反射镜(棱镜等)；用于在基板100上的照射目标点131(参照图1)形成射束点133的称为θ透镜(fθ透镜)的透镜。在此省略对这些所谓扫描光学系统的详细说明，但这些技术是在例如激光打印机等民生品中常用的，因此容易导入。

并且，作为使用断续光的另一个例子，使用了被称为皮秒激光、飞秒激光的振动极其短的脉冲光的激光光源的固定化也属于本发明的一部分。这种极短脉冲光在非常短的周期内振动，因此和开口部114的基板100的相对位置变化这一相对缓慢的动作相比较，事实上可视为与照射连续光一样来处理。

极短脉冲光和连续光的不同之处在于能量密度的不同。在本发明中，其不同表现在：使用极短脉冲光进行图案形成时，能量密度非常大的激光在短时间照射，从而进行液体材料130的固定化，与之相对，使用连续光进行图案形成时，使用相对能量密度低的激光进行液体材料130的固定化。

用能量密度低的激光进行液体材料130的固定化和用能量密度高的激光进行液体材料130的固定化相比，为了完成固定化所需的时间变长，因而产生因经由液体材料130散逸的能量使基板100被加热这一不优选的浪费。例如，使用耐热较差的基板100时，由于加热基板100还会受到损坏。与之相对，用能量密度非常大的极短脉冲光进行液体材料130的固定化时，通过照射的激光在一瞬间完成液体材料130的固定化。此时，可以选择几乎所有的照射能量被液体材料130的固定化消耗，基板100一侧散逸的热事实上不存在的条件，这种情况下，具有即使基板100由耐热较差的材料构成，也可毫无问题地进行图案形成的优点。这是利用极短脉冲光的优越性。

因此，作为激光121使用连续光时自不必说，即使是使用断续光构成不连续的图案时、或是扫描激光121进行复杂图案形成时、还是使用极短光脉冲时，射束点133内的液体材料130固定化这一过程在本质上也没有区别，各图案是光滑、无缺陷的图案。

并且，优选图案形成装置相对一个液体材料涂布机构具有多个激光处理机构。本实施方式中的液体材料130的涂布宽度为2mm，射束点133的直径为0.1mm，因此通过同时使用同一构造的多个激光处理机构120、例如二个激光处理机构120，对于液体材料130的涂布宽度2mm，可同时形成宽0.1mm的二个固定化图案。这意味着，通过激光121的照射方向固定化的单纯构造的激光处理机构120，也可不扫描激光而同时形成二个平行的图案。

当然，通过使各激光处理机构120中的激光121的射束点133的形状不同、或使各激光处理机构120中的照射部为扫描光学系统，可形成较复杂的图案，也可使各激光处理机构120中的激光光源的振动波长互不相同、或使各激光光源的输出不同。

进一步也优选，例如具有振动波长互不相同的二个激光光源的二个激光处理机构120通过来自这些激光光源的激光逐次进行激光处理，形成一个图案。例如是以下情况：具有第1振动波长的激光光源的激光处理机构120使液体材料130的成分的一部分固定化，使得至少含有第1激光处理机构120进行固定化的部分，同时具有第2振动波长的激光光源的激光处理机构120继续使液体材料130的其他部分固定化。在任意一种情况下，形成的图案均是平滑、无缺陷的。

并且，在本实施方式中，以激光121为高斯光束时为例进行了说明，激光121也可是具有参照图12(a)及图12(b)在以下说明的能量分布(束属性)的激光。

图12(a)是具有高斯形状的能量分布的激光例，图12(b)是具有整形的能量分布的激光例。在这些图中，图表的横轴是基板100上的位置，纵轴是激光的能量的相对值，170是表示照射目标点131(参照图1)的位置的线。并且，171是表示高斯形状的激光中的能量分布的线(参照图12(a))，172是表示能量分布整形的激光中的能量分布的线(参照图12(b))，173是表示可使液体材料130(参照图1)充分固定化的能量等级的线，174是表示进行液体材料130的固定化的下限能量等级的线，175是表示形成的图案的端部的线。176是表示形成的图案中的平坦区域的端部的线，177、178分别是表示形成的图案的截面，180是表示为了对激光的束属性进行整形而附加的滤光器的光吸收特性的线。

激光对液体材料的固定化由照射的激光的能量产生，实质进行固定化的范围在本发明中为射束点，这一点已经在上文说明。像本实施方式一样，使用具有高斯形状的能量分布的激光进行图案形成时，如图12(a)所示，形成的图案的截面177的形状从矩形变形为梯形。这是因为，进行液体材料的固定化时，不是从某一阈值能量急速地发生固定化，而是从超过固定化所需的能量的下限值的部位开始，逐渐开始固定化的。超过了固定化所需的能量的下限，但位于不充分的区域的液体材料、即在位于图12(a)所示的图案端部175和平坦区域的端部176之间的区域中，涂布的液体材料并不在其膜厚方向整体上被固定化，因此具有平滑的膜厚变化。与之相对，比平坦区域的端部176靠近中央、即表示照射目标点131的位置的线170一侧的区域被照射具有可进行充分固定化的能量的激光，因此涂布的液体材料在其膜厚方向整体上被固定化，结果具有和涂布的液体材料的膜厚对应的恒定膜厚。

为了避免图12(a)所示的图案变形，将激光中的能量分布(束属性)整形为图12(b)中的线172所示的能量分布即可。因此，在图12(b)中将具有线180所示的光吸收特性的滤光器插入到激光光路的某处，阻断中途的能量区域的光束，并使射束点内的能量分布均匀化是合适的。其中，在具有线180所示的光吸收特性的滤光器中，越靠近图表上方，吸光率越高。该滤光器也可用以下替代：使具有可充分进行液体材料固定化的能量的区域的光束通过的单纯的开孔板。但这种情况下，需要注意照射目标点131的附近、即能量的峰值附近的能量密度不要过大。具有必要以上的过大能量密度的激光照射会对基板造成损伤，极端情况下会引起涂布的液体材料的蒸发，产生所谓消融。

通过使用具有上述吸光特性的滤光器，激光中的能量分布(束属性)变为图12(b)中线172所示的矩形。即，照射到液体材料的激光变为能量分布均匀、具有使液体材料固定化所需要的、且充分的能量的激光。结果是，形成的图案成为图12(b)中所示的截面178一样的规矩的矩形。该截面在形成相邻图案间隔极小的细小图案时非常有效。并且，形成的图案是光滑、无缺陷的。

此外，在本实施方式中，作为使液体材料固定化的方法使用了激光，但只要可使液体材料固定化，也可是其他方法。

(实施方式2)

对本发明的实施方式2参照图1、图2及图5进行详细说明。实施方式2中的图案形成装置的构造和实施方式1中的构造同样，因此省略其详细说明，仅对和实施方式1不同的部分进行详细说明。

实施方式2的图案形成装置和实施方式1不同的部分在于：开口部114的代表尺寸和射束点133的大小的关系。

在实施方式1中，以基板100上涂布的液体材料130的宽度大于射束点133的情况为例进行了说明。在实施方式2中，开口部114的形状是图2(b)所示的圆形，其代表尺寸为0.2mm。当然，开口部114的形状为圆形表示最大及最小代表尺寸相同，实施方式2中均为0.2mm。

并且，实施方式2中的射束点133的形状和实施方式1一样均为圆形，其直径为0.7mm。即，在照射的激光121中，表示可实质上使液体材料130固定化的能量范围的射束133在实施方式2中比液体材料130的涂布范围足够大。

在本实施方式中，控制未图示的可动台，使从圆形的开口部114涂布的液体材料130的带的中心与作为射束点133的中心点的照射目标点131(参照图1)一致。因此，射束点133总是完全包括涂布的液体材料130的涂布范围。

对以上关系进行图示，则如图5所示。即，从开口部114涂布的液体材料130的涂布幅度完全内含在射束点133中，因此涂布的总量被逐次处理，变成被固定化的液体材料132。此时，被固定化的液体材料132的宽度和液体材料130的涂布宽度与开口部114的代表尺寸一致。即，在本实施方式中，可获得固定化为0.2mm宽的液体材料132。通过这一构造，具有可进行光滑、无缺陷的图案形成的基板100与液体材料130的组合的选择范围变大这一优良的方便性。

一般情况下，基板100和液体材料130的组合根据形成的图案用于什么用途，其亲和性是各种各样的，根据情况不同，有时需要在具有防水性的表面的塑料薄膜上形成使用了水系材料的图案，有时需要通过油性材料进行图案形成。

其中，实施方式2中的基板100是具有可挠曲性的氟类塑料薄膜，将其与支持基板紧密结合的装置固定到未图示的可动台上。并且，本实施方式中的液体材料130是金(Au)胶分散液，分散剂是水。并且，金胶分散液的固定化伴随着分散的金的微粒通过熔敷彼此接合、非动态化的物理变化。

通常，氟类塑料薄膜的表面是防水性的，难于将水系的液体均匀地涂布到其上。因此，组合实施方式2的基板和液体材料时，采用旋转涂布法等进行基板整个面的涂布后进行激光处理时，氟类塑料薄膜弹开水系液体材料，涂布本身无法顺利进行。水系材料因表面张力在氟类塑料薄膜上隆起地聚集，无法维持均匀的涂布扩散状态。但是，如使用本发明的图案形成装置，对这种以一般方法难以涂布的、结果难以进行图案形成的基板100和液体材料130的组合，也可高自由度地进行图案形成。

将本实施方式中的液体材料(金胶分散液)130涂布到基板(氟类塑料薄膜)100的工序和实施方式1一样，因此省略其详细说明，从涂布开始附近进行详述。

在涂布前，即金胶分散液保持在开口部114和基板100之间的期间，通过液体材料供给源112的作用，排出一侧的压力产生作用，因此金胶分散液被挤压到基板100，扩散到和开口部114的截面形状一样的面积。并且，涂布开始，金胶溶液涂布到基板100时，金胶分散液在其后立即因表面张力而变为球状，并开始向使与基板100的接触面积最小的方向移动。但是在本发明的图案形成装置中，涂布了金胶分散液后，逐次进行激光121的照射，并且其射束点133完全包括涂布的金胶分散液的宽度，因此金胶分散液实质上无法获得用于移动的时间，结果在保持涂布后的涂布宽度、即开口部114的代表尺寸的0.2mm的状态下被固定化。

实质上无法获得用于金胶分散液移动的时间这一点是定性的表现，当然应当对用于实现它的条件进行适当的研究，但在本发明的图案形成装置中，可以说对照射目标点131和开口部114的相对位置关系的限制本质上不存在，需要的话使其间隔为零也很容易。无论如何，这些条件应当也包括实施方式1中说明的其他因素在内而适当地最佳化。

目前为止以基板100和液体材料130的亲和性低而互相不湿润、互相弹开的情况为例进行了说明，在完全相反的情况下本发明也是有效的，以下进行说明。

例如，以代替上述组合的氟类塑料薄膜基板，使用氧化钛进行了表面处理的玻璃基板的情况为例进行说明。

省略详述，已知氧化钛通过其制膜法可形成亲水性非常高的所谓超亲水面。当水的液体滴落到该表面时，其接触角度事实上为0。即，滴落的水的液体会湿润基板表面的所有地方。

使用这种基板100和液体材料(金胶分散液)130的组合时，当然利用旋转涂布等现有方法也容易制膜，但也可通过本发明的图案形成装置进行图案形成。此时，液体材料130在涂布后，和之前相反，向湿润扩散的方向施力。但是，这一次液体材料130在实质上给予了移动所需的时间不久之后立刻被固定化，因此结果形成和开口部114的代表尺寸相同的0.2mm宽的图案。

进一步在其他情况下，例如在基板100由多孔质材料构成的情况下，本发明仍然有效。即，当基板100是多孔质时，向其表面涂布液体材料130时，如上所述，存在根据液体材料130和基板100的组合液体材料130弹开的情况和湿润扩散的情况。尤其是湿润扩散的液体材料130和基板100的组合的情况下，液体材料130渗入到多孔持基板的内部而扩散，因此难以通过一般的方法形成图案。但如果使用本实施方式的图案形成装置，涂布的液体材料130在湿润扩散到多孔质基板的内部之前，即渗透之前通过激光121逐次处理、固定化，因此可毫无问题地形成图案。

如上所述，在本发明的实施方式2中，由于射束点133完全包含从开口部114涂布的液体材料130的涂布宽度，因此在各种性状的基板100和液体材料130的组合中，可形成具有开口部114的代表尺寸所规定的宽度的图案。在本实施方式中，开口部114的代表尺寸、即液体材料130的实质的涂布宽度为0.2mm，其可根据形成的图案形状适当变更。此时仅需要变更开口部114的代表尺寸及射束点133各自的尺寸，其实施非常容易。当然，考虑到产业应用，开口部114的代表尺寸范围有限制，但也可在数cm到数μm的较大范围内实施。

通过本实施方式的图案形成装置，在各种基板100和液体材料130的组合中，可获得高尺寸精度、高自由度、且平滑、无缺陷的图案。

(实施方式3)

接着对本发明的实施方式3参照图1、图2及图6进行详细说明。实施方式3中的图案形成装置的构造和实施方式1中的构造相同，因此省略全部详细说明，仅对和实施方式1不同的部分进行详细说明。并且，使用的液体材料是水系金胶分散液、基板是与支持基板紧密结合的氟类塑料薄膜，这二点和实施方式2相同，涂布作为液体材料的金胶分散液并进行固定化的一系列过程和实施方式1及2中说明的内容有很多重复的部分，因此仅对不同部分进行说明。

实施方式3的图案形成装置与实施方式1的图案形成装置的不同部分在于开口部114的代表尺寸及射束点133的大小。

在实施方式1中，以基板100上涂布的液体材料130的宽度大于射束点133的情况为例进行了说明。在实施方式3中，其相对关系、即基板100上涂布的液体材料130的宽度大于射束点133这一关系没有改变。但是，实施方式1中的开口部114的形状是图2(a)所示的椭圆形，而本实施方式中的开口部114的形状和实施方式2中的同样，是图2(b)所示的圆形，其代表尺寸和实施方式2中的同样，为0.2mm。因此，开口部114的最大及最小代表尺寸同为0.2mm，这一点和实施方式2一样。

其中，实施方式3中的射束点133的形状和实施方式1中的同样，为圆形，其直径为0.01mm。即，照射的激光121中，表示实质上可使液体材料130固定化的能量范围的射束点133在本实施方式中，小于液体材料130的涂布范围。

在本实施方式中，也控制未图示的可动台，使从圆形的开口部114涂布的液体材料130的带的中心和作为射束点133的中心点的照射目标131一致。当然，涂布液体材料130的范围内的照射目标点131的位置从液体材料130的带的中心稍微偏离时，也可充分形成图案，因此彼此中心对齐并不是必要条件，但为了使说明简单，在本实施方式中，采用和实施方式2一样的条件。

对以上说明的关系进行图示，则为图6所示。即，射束点133形成在开口部114涂布的液体材料130的涂布宽度的大致中央部分上，这样一来，液体材料130被逐次处理、形成被固定化的液体材料132。此时，被固定化的液体材料132的宽度与液体材料130的涂布宽度、开口部114的代表尺寸无关，而与射束点133的大小一致。即，在本实施方式中，获得0.01mm宽的被固定化的液体材料132。通过这种构造，利用激光的良好的聚光性，可形成非常细微的、但光滑、无缺陷的图案。

进一步，使用本实施方式中说明的图案形成装置，即使像实施方式2中说明的在一般方法下难以涂布、结果导致图案形成困难的基板100和液体材料130的组合下，也可进行高自由度的图案形成。使涂布的液体材料130由激光121逐次处理的动作的根本在本发明中是共通的。因此，即使是液体材料130在基板100上弹开集中的组合，或相反是液体材料130可湿润扩散到基板100的任意地方的组合，结果形成的图案是宽度被射束点133的大小规定的光滑、无缺陷的图案。

因此，实施方式3和实施方式2中进行的图案形成中，实质上不同的部分是：涂布的液体材料130的宽度和射束点133的大小的相对关系，并且，最终形成的图案的宽度不由开口部114的代表尺寸规定，而由射束点133的大小规定这一点。本实施方式中的射束点133的尺寸为0.01mm，当然不限于该值。例如，在激光是相位匹配的光这一特性上，容易形成小的射束点，即使使用可视光线区域的激光，也可实现直径数μm左右，如使用较短波长的紫外区域的激光，可实现亚微米级的极小点的尺寸。更细微的图案形成可进行高密度的功能集成，形成更高功能的设备。

结束激光处理并进行了固定化后，在本实施方式中通过继续处理进行剩余液体材料的去除。这是实施方式1及2中未包含的工序。

根据以上说明可知，在实施方式3中，固定化的液体材料132是涂布的液体材料130的一部分，固定化的液体材料132的两侧剩余未用于固定化的剩余的液体材料130。剩余的液体材料130以怎样的方式残留在基板100上，会因基板100和液体材料130的亲和性、涂布时的气氛、温度等条件而不同，但均会保持液体状态或干燥并固化。并且，基板100上的液体材料130的分布或保持涂布时的状态，或弹起而各自集中形成块，或湿润扩散。将这种状态的基板100在此称为固定化处理后的基板。

固定化处理后的基板被从可动台及支持基板取下，用于剩余的液体材料130的去除工序。在本实施方式中，作为基板100使用边长100mm的正方形的氟类塑料薄膜，作为液体材料130使用水系的金胶分散液，因此剩余的金胶分散液弹起并集中后被干燥。其结果是，剩余的液体材料(金胶分散液)130在固定化的液体材料132的两侧成为以点状固定的状态。

将该固定化处理后的基板浸泡到2升的纯水中，进行5分钟的超声波处理。这样一来，点状固定的剩余的液体材料130的干燥物再次溶解到水中，从基板100上被去除。但是，固定化的液体材料132如实施方式1所述，变为对于原来的液体材料及构成液体材料的溶剂不再溶解的状态，因此牢固地残留在基板100上。通过目视进行确认剩余的液体材料130全部被去除为止，同时根据需要进行数次超声波处理，最后进行风干处理，从而在氟类塑料薄膜上仅形成金产生的细微图案。

进行了剩余液体材料130的去除后的基板100在其他工序中可进行新的固定化处理，也可加入对图案的表面处理、或其他修饰工序。在本实施方式中，将风干后的基板100投入到加热炉中，以200度保持1小时，从而提高固定化的金对基板100的附着力。

实施方式3中实施的图案形成过程如上所述，当然，对固定化处理后的基板100的清洗工序使用什么顺序，应当根据使用的液体材料130其他的条件适当选择。简易地使用构成液体材料130的一部分的溶剂的方法是最佳方法，实施方式1中说明的PPV单体的情况下，优选另行进行溶剂选择。超声波清洗、搅拌、清洗液的加热等，需要将较多参数适当最佳化。

(实施方式4)

接着对本发明的实施方式4参照图1、图7及图8进行详细说明。实施方式4涉及的图案形成装置的构造除了在液体材料涂布机构中有附加部分外，和实施方式1中的构造相同，因此省略其整体的详细说明，仅对和实施方式1不同的部分进行说明。

图7是概要表示实施方式4涉及的图案形成装置的透视图。实施方式1中说明的构成要素在本实施方式的图案形成装置160中无过无不足地设置。在本实施方式中，除此之外还附加了传送管115及液体材料供给源116，进一步附加了未图示的控制从传送管111传送的液体材料和从传送管115传送的液体材料的比率的调整阀；以及用于混合各液体材料的混合机构等。并且，上述调整阀仍由未图示的控制部控制，可根据提前确定的程序变更混合比率。本实施方式涉及的图案形成装置160和实施方式1的图案形成装置在机械上的不同点如上所述。

并且，对于进行固定化的顺序，从液体材料的涂布到固定化为止的一系列流程和实施方式1相同。但在本实施方式中，不同点在于涂布的液体材料由涂布前在液体材料涂布机构110内混合的多个材料构成。

对采用这种图案形成装置160可实现的图案列举下述示例进行说明。在实施方式4中，在液体材料供给源112内含有分散了银的微粒的液体材料，并且在液体材料供给源116内含有分散了金的微粒的液体材料。根据实施方式1中说明的顺序，在基板上形成单纯的直线状的图案时，首先从涂布开始的一定时间内，使上述调整阀向一个方向控制，仅涂布含有银的微粒的液体材料。并且在经过一定时间后，随着时间的经过逐渐使调整阀移动，开始传送含有金的微粒的液体材料。在液体材料涂布机构110内充分混合的含有银和金的微粒的液体材料被涂布到基板上，通过激光逐次被处理并固定化。

随着时间进一步经过，调整阀提高液体材料内金的微粒相对于银的微粒的比率，在经过一定时间后，银的微粒的供给完全停止，使液体材料仅含有金的微粒。并且，在经过了提前编程的时间后结束涂布。

通过这样形成图案，可保持光滑、连续无缺陷的状态的同时，形成在起点和终点之间材料不同的极其特异的图案。图8对其进行了详述说明。

在图8中，图表的横轴表示基板100上形成的图案(固定化的液体材料)的位置，图表的纵轴表示含有金的液体材料和含有银的液体材料各自的排出量的相对比率。因此，同图所示的图表表示进行上述固定化工序时的两种材料伴随着经过时间的排出量变化、即相对于基板100上的位置的两种材料的混合比例。在图8中，将材料X作为含有银微粒的液体材料，将材料Y作为含有金的液体材料，从参照标记8-A所示的一端开始涂布，到参照标记8-B所示的一端为止进行涂布时，形成上述图案。

通过上述说明的图案形成装置160，可使不同的二种液体材料的比率自由变更的同时使之固定化，例如使用含有互不相同的金属粒子的二种液体材料时，可任意变更合金的构成比例的同时，进行图案形成。并且如果使用有机材料和无机材料，可形成有机/无机倾斜功能膜。进一步，也可应用于将提前混合会不稳定的反应触媒剂在液体材料涂布前混合等的方法中。

在此，对本实施方式中混合二种不同的液体材料的情况进行了示例，但未否定一种液体材料和反应触媒剂的混合、三种以上的材料(含有反应触媒剂等)的混合。进行三种或其以上的材料的混合使图案形成装置的机构、控制变得复杂，但和混合二种材料没有本质上的不同。

因此，在实施方式4涉及的图案形成装置160中，可任意改变多个材料的混合比率的同时，高自由度地形成具有特异组成的图案。此时形成的图案即使具有复杂的组成或分布，也会是光滑、无缺陷的。

(实施方式5)

接着对本发明的实施方式5参照图1及图9进行详细说明。本发明的实施方式5涉及的图案形成装置165的基本构成要素也和实施方式1中说明的没有本质差异。但本实施方式的图案形成装置165中，含有图1中说明的液体材料涂布机构110、激光处理机构120、及开口位置测量机构140的机构(以下称为形成体)具有二组。在以下说明中为了简化，将它们分别称为形成体。图9中的150A、150B分别是形成体。形成体150A及150B分别可独立进行液体材料130的涂布和固定化。

通过这样构成图案形成装置165，可在一个基板100上同时形成二个图案。并且，可一次对二块基板进行图案形成。任意一种情况下，均可高效地形成光滑、无缺陷的图案。

使形成体具有多个的优点不限于以上。例如，通过形成体150A和形成体150B，使用不同的液体材料可在不同或相同的基板上容易地形成材料不同的同一图案。这种情况下，当然也应根据使用的液体材料的种类适当变更激光121的波长使之最佳化。此时，形成体150A、150B分别具有独立的激光处理机构120，因此波长的变更极为容易。

并且，优选使二个形成体一体化并进行图案形成。这种情况下，可进行如下复杂的图案形成：第1形成体使第1液体材料固定化并形成第1图案，之后第2形成体使第2液体材料固定化并在第1图案上形成第2图案。例如，具有如下构成自由度：使金固定化并形成的第1图案上的银的固定化产生的第2图案的形成、或使金属固定化并形成的第1图案上的有机物的固定化产生的第2图案的形成；进而作为基板表面改性材料，将用于提高附着力的偶合剂等作为衬层材固定化并形成的第1图案上的功能性材料的固定化产生的第2图案的形成。

进一步，也优选一体化的形成体分别具有的开口部114具有互不相同的代表尺寸。如使用这种构造，可应用于以下情况：例如使透明导电体固定化后，作为用于确保其导电性的辅助将金属材料以比透明导电体的宽度细的宽度固定到透明导电体的上部，或将因环境而变质的材料固定化后完全将其覆盖地将保护材料固定化等。

上述任意情况下，在通过液体材料与基板接触的状态下进行对基板的液体材料的涂布，将其通过激光逐次处理这一本发明的基本内容没有改变，因此形成的图案是光滑、无缺陷的。

(实施方式6)

接着对本发明的实施方式6参照图1及图10进行详细说明。在图10中，170是光纤、171是从光纤射出的激光，172是从光纤170射出的激光的射束点，175是图案形成装置。本发明的实施方式6涉及的图案形成装置175的构造和实施方式1中的图案形成装置类似，因此仅详细说明不同的部分。

本实施方式的图案形成装置175与实施方式1的图案形成装置的不同点在于，激光处理机构120(参照图1)中含有的照射部具有光纤170。

光纤已经为世人熟知，因此在此省略其说明。在本实施方式中使用的光纤170是发光的峰值波长为670nm的半导体激光中使用的单一模式光纤。当然，也可使用多模式光纤，但在多模式光纤中，从光纤端部射出的激光171的扩散角度大于单一模式光纤，在希望形成较细微的图案时，存在射束点172过大的倾向。

在本实施方式中，具有和实施方式1相同的开口部114的液体材料涂布机构110、液体材料130也使用使银的微粒分散到有机溶剂的装置和材料，液体材料130的涂布工序也类似。

在进行固定化时，将光纤170的前端配置在开口部114的前端附近。从光纤170射出的激光171随着离开光纤170的射出端而圆锥形地扩散，在液体材料130的涂布面上形成射束点172。因此，根据将光纤170的端面配置在距液体材料130的涂布面多远的距离上，来决定本实施方式中的射束点172的尺寸。组合发光的峰值波长为670nm的半导体激光和单一模式光纤时，通过使涂布面和单一模式光纤的端部的间距为0.5mm左右，可使射束点172的直径为0.2mm以下。

通过这种构造的图案形成装置175，可简化照射部，并可使装置整体构造简化。也可将作为照射部的光纤兼用作导光部。例如组合高输出半导体激光和光纤并模块化的装置在市场上种类较多，通过使用它们可使激光处理机构大为简化。进一步，由于使用光纤时可将光源自由分离配置，因此具有使用高输出光源时冷却光源的优点。

在本实施方式中，在通过液体材料130使开口部114与基板100接触的状态下，将液体材料130涂布到基板100上，并通过激光171逐次对其进行处理这一本发明的基本内容没有改变，因此形成的图案是光滑、无缺陷的。

(实施方式7)

接着对本发明的实施方式7参照图1～图8及图11进行说明。实施方式7中的图案形成装置与利用图1说明的实施方式1基本构造相同，因此由于实施方式1，重复部分的说明省略，详细说明对实施方式1附加的部分。

在图11所示的图案形成装置190中，相对于图1的图案形成装置155附加了气氛调整机构185。气氛调整机构185用于控制进行液体材料130的固定化的射束点133附近的气氛，具有：罩180，构成用于进行气氛调整的小室(气氛控制室)；供给路径181，送入为了调整气氛控制室内的气氛进行了特定的气体、温度调整的空气，或送入去除了尘埃的空气等；以及调整部182，通过供给路径181控制气氛控制室内的气氛。

调整部182对气氛控制室内的气氛控制例如是氧浓度、水蒸气浓度、气压的控制，使气氛控制室内保持不使液体材料产生氧化的低氧浓度气氛；或使气氛控制室内保持不使液体材料产生还原的高氧浓度气氛；或使气氛控制室内的气氛保持低水蒸气浓度；或使气氛控制室内与外部相比保持相对的正压或负压。

该调整部182根据调整的气氛不同，其详细构成可适当变更，例如在满足通过特定的气体充满气氛控制室内的目的时，由该气体的容器、调整流量的阀等构成，调整温度的情况下由加热器、冷却媒和泵等构成，去除尘埃的情况下由适当的过滤器和叶片、泵等构成。并且，如果相反为了使因液体材料130的固定化而产生的有害气体等不散逸地回收、废弃，调整部182优选具有吸引气氛控制室内的气体的作用的构造。

在实施方式7中，图案形成装置190形成图案的工序和以实施方式1的图案形成装置为首、目前说明的图案形成装置同样。即，图案形成装置190中的开口部114和基板100的相对位置也变化，开口部114的最小代表尺寸例如为500μm以下，用于实现液体材料130的固定化的射束点133的尺寸可大于或小于开口部114的最小代表尺寸，开口部位置测量机构140通过形成图案的过程进行开口部114和基板100的间隙G的测定，未图示的可动台由控制部控制，使间隙G恒定或为提前设定的值。

进一步，图案形成装置190的液体材料涂布机构110也和实施方式1中的一样，可进行液体材料130的排出和吸收。并且使用多个互不相同的材料也可形成组成连续变化的图案。并且，本实施方式的图案形成装置190中的激光处理机构120也像实施方式1中一样，可射出连续光、断续光、扫描光，其效果也和实施方式1相同。激光处理机构120中的照射部优选含有光纤。

因此，本发明的实施方式7的图案形成装置190产生的图案形成的基本动作和已经说明的实施方式1的图案形成装置类似。本实施方式和实施方式1的不同点在于，在已被调整的一定的气氛下实施以上说明的图案形成的所有动作。

实施方式7在使用对气氛敏感的材料进行图案形成时有效。在本实施方式中，液体材料130使用使铜的微粒分散的液体。这种铜微粒分散液体例如可从株式会社アルバツク等购买。以下详细说明使用的该材料的图案形成。

铜的微粒与实施方式1所述的银的微粒基本相同，可进行图案形成。即，进行通过激光的照射，微粒之间熔敷，并且非动态化的过程。但在含氧的通常大气下进行时，粒子之间的熔敷这一物理过程和铜微粒与空气中的氧产生的氧化反应发生竞争，结果铜微粒的一部分或大部分成为氧化铜，产生无法获得作为目的的由铜构成的图案的问题。

为避免这一问题，在实施方式7的图案形成装置190中，调整部182具有未图示的纯氮的瓶及流量调整阀。流量调整阀和其他各机构一样，由未图示的控制部控制，根据提前设定的程序与各部协调动作。该图案形成装置190在形成图案前，控制流量调整阀并通过供给路径181进行向气氛控制室内填充纯氮的动作。罩180的下端靠近基板100，与基板100的间隔十分小。因此，提供到气氛控制室内的纯氮排出目前为止滞留在气氛控制室内的含氧的大气，同时逐渐用纯氮充满气氛控制室。通过控制未图示的流量调整阀，气氛控制室内相对外部大气保持正压。

因此，含氧的外部气体无法进入到气氛控制室内，结果随着时间的经过，气氛控制室内的气氛被纯氮置换。纯氮供给开始后，在经过了提前设定的一定时间时，图案形成装置190开始图案形成。气氛控制室内被纯氮充满，变为基本不含氧的状态，因此即使激光处理机构120进行含铜微粒的液体材料130的固定化，在铜微粒熔敷时不会发生氧化的竞争反应，或者只是可忽略的程度，可实质上获得铜构成的图案。

此时，即使未图示的可动台使基板100和开口部114的相对位置改变，图案(固定化的液体材料)132溢出到罩180外，暴露在含氧的外部气体时，此时铜微粒的熔敷已经完成，形成了连续的金属面，因此即使表面的一部分被氧化，氧化也不会进行到内部，可获得实质意义上的铜的图案。当然，如果图案形成装置190具有多个上述形成体，逐次形成完全覆盖铜的图案的保护层的图案，可完全防止铜图案的氧化，因此优选上述构造。

因此，进行液体材料的固定化时调整其气氛，这对于扩大用于进行图案形成的材料选择的范围十分有效。当然，将装置整体设置在进行了特定的调整的气氛中，例如设置在充满氮的房间中时，可形成上述铜图案，但准备进行了这种大规模气氛调整的房间很复杂，从工业角度出发，费用、作业者无法在内部作业等方面问题较多。像本实施方式一样，进行气氛调整的部分根据需要限定在一定场所，可高效地构成作业性强的装置。当然，此时的图案形成忠实地基于在开口部通过液体材料与基板接触的状态下进行对基板的液体材料涂布、并通过激光对其进行逐次处理这一本发明的基本思想，因此形成的图案是平滑、无缺陷的。

此外，作为对氧敏感的材料，以含铜的微粒的液体材料为例进行了说明，当然对其他材料、其他条件，本实施方式的图案形成装置也是有效的。例如，作为对氧敏感的其他材料，包括含有硅微粒的液体材料。在通常的环境下与氧接触时会着火，非常危险，如使用本实施方式的图案形成装置，则可进行图案形成。相反，作为要求高氧浓度的气氛的材料，包括含有钒氧化物微粒的液体材料。钒氧化物在包括激光处理的加热中，产生缺氧，其组成容易发生变化，但如果用氧充满气氛控制室则可抑制缺氧的产生。并且，在使用像大多电子功能性有机材料那样因气氛中的水蒸气导致其特性大幅恶化的材料时，通过从气氛控制室内去除水蒸气可进行使用该材料的图案形成。省略其他详细说明，本实施方式的图案形成装置190通过向气氛控制室内输入去除了尘埃的空气，可排除对微细图案形成造成障碍的细小尘埃，并且可使固定化时产生的液体材料中含有的溶剂的蒸气等不散逸地回收、废弃，因此不改变构成就可以使气氛控制室为负压，即调整到吸引气氛一侧。

如上所述，通过使用实施方式7的图案形成装置，即使使用存在通常环境下难以进行图案形成、不稳定、无法形成的问题的材料，也可形成光滑、无缺陷的图案。进一步，本装置仅对用于进行固定化的激光121的射束点133附近的气氛进行调整，因此通过小型、简单的构造可获得充分的效果。

通过使用以上详细说明的图案形成装置，可制造具有优良特性的设备，例如印刷基板、柔性印刷基板、集成电路、显示器、传感器、天线、光学元件、磁头、发光元件、布线、电磁波屏蔽部件、太阳电池、燃料电池、电感、变压器等，及组装了这些元件的电子设备。

并且，掌握了激光的束属性时，通过使具有可使液体材料实质性固定化的能量级别的区域的直径大于开口部的最小代表尺寸，容易形成由开口部的形状规定的平均形状的、光滑的、无缺陷的图案，并且可进行无剩余材料的高效的图案形成。

并且，掌握了激光的束属性时，通过使具有可使液体材料实质性固定化的能量级别的区域的直径小于开口部的最小代表尺寸，可运用激光的良好的聚光性形成数μm以下的非常细微的、光滑的、无缺陷的图案。

并且，和现有的喷墨式相比，在曲面上也可形成，因此例如可在设备的筐体表面、内侧的立体形状部分形成光滑的、无缺陷的图案，可实现现有技术中没有的构造。

在该图案形成装置中，从通过液体材料与基板接触的开口部向基板涂布液体材料，通过激光逐次处理基板上涂布的液体材料，并固定化，以形成图案，因此和通过喷墨法形成图案时相比，可使液体材料准确涂布到基板的所希望的位置。并且，容易形成光滑的、无缺陷的图案。另一方面，和通过喷墨法形成图案时同样，可根据和要形成的图案对应的电子数据控制上述开口部和基板的相对位置关系，因此可灵活对应少量多品种的生产。因此，根据该图案形成装置，可灵活对应少量多品种的生产，且容易使光滑的、无缺陷的图案形成在基板的所希望位置。

Claims (8)

1.一种图案形成装置，将基板上涂布的液体材料通过激光固定化并形成图案，其特征在于，具有：

液体材料涂布机构，设有向基板涂布液体材料的开口部；以及激光处理机构，上述液体材料涂布机构和上述激光处理机构一体化，具有照射将上述基板上涂布的上述液体材料固定化的激光的照射部。

2.根据权利要求1所述的图案形成装置，其特征在于，上述激光的具有可实质上使上述液体材料固定化的能量等级的区域的直径大于上述开口部中的最小代表尺寸。

3.根据权利要求1所述的图案形成装置，其特征在于，上述激光的具有可实质上使上述液体材料固定化的能量等级的区域的直径小于上述开口部中的最小代表尺寸。

4.根据权利要求1所述的图案形成装置，其特征在于，上述照射部含有传播上述激光的光纤。

5.根据权利要求1所述的图案形成装置，其特征在于，进一步具有分别与上述开口部及上述照射部一体化的气氛控制室。

6.根据权利要求5所述的图案形成装置，其特征在于，上述气氛控制室内保持在不使上述液体材料产生氧化的低氧浓度气氛中。

7.根据权利要求5所述的图案形成装置，其特征在于，上述气氛控制室内保持在不使上述液体材料产生还原的高氧浓度气氛中。

8.一种图案形成装置，其特征在于，

具有：液体材料涂布机构，向基板涂布液体材料；以及激光处理机构，向上述基板上涂布的液体材料照射激光并进行固定化，

上述液体材料涂布机构具有：液体材料供给部，其形成有通过上述液体材料与上述基板接触的开口部；和传送部，将上述液体材料传送到上述液体材料供给部，

上述激光处理机构具有照射部，将上述激光照射到照射目标点，

从上述开口部向上述基板涂布上述液体材料，使该基板上涂布的液体材料由从上述照射部照射的激光逐次处理，并固定化。

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