JP2006278394A - 機能性膜パターン形成装置、機能性膜パターン形成方法、電磁波照射装置、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 単位面積当たりの電磁波の照射エネルギー量の大幅な低減と照射時間の短縮とを図り、光源の設備の小型化を図った機能性膜パターン形成装置、機能性膜パターン形成方法、電磁波照射装置、および電子機器を提供する。
【解決手段】 機能性膜パターン形成装置２０は、液滴吐出ヘッド２３とレーザ光照射ヘッド２４を備える。液滴吐出ヘッド２３は、膜パターン４０が基板２１上に形成されるように機能性材料を含む液滴３０を基板２１上に吐出する。レーザ光照射ヘッド２４は、レーザ光５０を照射スポット面積を広くして膜パターン４０に照射し、光熱変換で熱が発生する領域を大きくする。レーザ本体５１から出射されるレーザ光５０は照射スポット面積を広くした照射スポットで膜パターン４０に照射される。光熱変換で発生する熱が膜パターン４０を介して逃げる領域が狭くなり、膜パターン４０で発生した熱を効率良く保持できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種デバイスの機能性膜パターンを形成する機能性膜パターン形成装置、機能性膜パターン形成方法、電磁波照射装置、および電子機器に関する。

従来、各種デバイスの機能性膜パターンを形成する方法としてはフォトリソグラフィー法が一般的に知られている。この方法は材料の大部分を捨てるなど無駄が大きいと言える。このフォトリソグラフィー法に代わる機能性膜パターンの形成方法として、スクリーン印刷法やマイクロディスペンス法、液滴吐出法（インクジェット法）等による直接描画が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような直接描画を行うためには、スパッタ法等とは異なり、機能性材料を微粒子化し溶液に分散させる、もしくは適当な溶媒に溶かし込むことでインク化したものを用いる必要がある。このため、直接描画により配線をパターニングしただけでは機能性膜パターンとしての性能を発揮することができないので、所望の性能を得るために後工程としてオーブン等を用いた乾燥と焼結を含む焼成プロセスが必要となる。

現状の焼成プロセスには３０分から１時間程度以上の時間が必要であるため、この焼成プロセスはスループットを低下させる要因となっている。これを回避するため、オーブン等に代わる処理時間の速い焼成プロセスとして、直接描画によりパターニングされた膜パターンに電磁波を照射し、光熱変換で生じた熱の作用で上記焼成プロセスを行う電磁波照射による方法が考えられる。
特開２００２−２６１０４８号公報

ところで、上述したように直接描画によりパターニングした膜パターンに電磁波を照射して機能性材料を焼成（乾燥と焼結を含む）する場合、機能性膜パターンを形成するのに必要な単位面積当たりの照射エネルギー量は、用いる基材、インク種、インク量、電磁波スペクトル等によっても異なるが、０．１〜１００Ｊ／ｍｍ^２程度である。この場合、乾燥・焼結を十分に進めるためには、非常に高密度のエネルギー（電磁波エネルギー）を投入しなけらばならない。これは、電磁波が照射された部分で発生する熱が焼成後の膜パターンを介して速やかに伝導して逃げてしまい、電磁波照射部分の温度が保持されにくいからである。このように非常に高密度のエネルギーを投入する必要があるため、必要な光源の設備が大掛かりになってしまうという問題がある。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、単位面積当たりの電磁波の照射エネルギー量の大幅な低減と照射時間の短縮とを図り、光源の設備の小型化を図った機能性膜パターン形成装置、機能性膜パターン形成方法、電磁波照射装置、および電子機器を提供すること。

本発明における機能性膜パターン形成装置は、機能性液状材料を基板上に付着させるパターニング手段と、電磁波照射手段と、を備え、前記パターニング手段は、前記機能性液状材料が凝集して所定の膜パターンが前記基板上に形成されるように前記機能性液状材料を付着させ、前記電磁波照射手段は、電磁波を照射スポット面積を広くして前記膜パター
ンに照射し、光熱変換で熱が発生する領域を大きくすることを要旨とする。

電磁波を膜パターに照射することで、電磁波が吸収されて熱に変わることで（光熱変換で）生じた熱の作用で乾燥或いは焼成（乾燥と焼結を含む）が進むので、熱が重要である。電磁波を狭い範囲例えば１点に照射すると、その部分は非常に高い温度になるが、まわりは良伝導体であるので、熱が逃げていってしまう。なので、光熱変換で生じた熱を有効に活用するには、光熱変換で生じた熱を蓄えておく必要がある。逆にいえば、熱が逃げる領域を少なくしてやればよい。

これによれば、電磁波は照射スポット面積を広くして膜パターンに照射されるので、電磁波が照射された部分に光熱変換で発生する熱が膜パターンを介して逃げる領域（熱伝導部分）が狭くなり、膜パターンで発生した熱を効率良く保持することができる。このため、光熱変換で発生した熱の利用効率が向上するので、膜パターンの乾燥或いは焼成に必要な単位面積当たりの電磁波の照射エネルギー量（投入エネルギー量）を大幅に低減することができるとともに、照射時間を短縮することができる。また、非常に高密度のエネルギーを投入する必要が無いため、光源の設備の小型化を図ることができる。

この機能性膜パターン形成装置において、前記電磁波照射手段は、前記膜パターンの大きな範囲を一度に覆うように電磁波を照射することを要旨とする。
これによれば、膜パターンの大きな範囲を一度に覆うように電磁波を照射するので、熱が逃げる範囲（の全体に対する割合）が少なくなって、相対的に熱が蓄えられるので、熱の効果がじんわり効いてきて、乾燥や焼成が促進される。例えば、焼成の場合には、微粒子化した機能性材料の粒子がどんどん大きくなる。その結果、電磁波の投入エネルギーの総量（総投入エネルギー量）を、電磁波を強く小さく照射する場合と比べて、大幅に低減することができる。

この機能性膜パターン形成装置において、前記電磁波照射手段は、前記電磁波の照射位置側へ移動される前記基板上の前記膜パターンに対して、該膜パターンが連続して延びている方向に長いスポット形状の電磁波を、前記膜パターンに照射することを要旨とする。

これによれば、膜パターンが連続して延びている場合、例えば膜パターンが配線パターンである場合に、その膜パターンの乾燥或いは焼成に必要な単位面積当たりの電磁波の照射エネルギー量を大幅に低減することができるとともに、照射時間を短縮することができる。

この機能性膜パターン形成装置において、前記電磁波照射手段は、前記膜パターンが非連続で並ぶ複数の膜パターンを含む場合、前記複数の膜パターンの各々に、該各膜パターン全体を覆う大きさの照射スポット面積を有する電磁波を照射することを要旨とする。

これによれば、膜パターンが非連続の複数の膜パターンを含む場合に、各膜パターンの乾燥或いは焼成に必要な単位面積当たりの電磁波の照射エネルギー量を大幅に低減することができるとともに、照射時間を短縮することができる。

この機能性膜パターン形成装置において、前記電磁波照射手段は、電磁波を出射する光源本体と、該光源本体から出射された電磁波を照射スポット面積を広くして前記膜パターンに集光させる光学素子とを含むことを要旨とする。

これによれば、光源本体から出射された電磁波を照射スポット面積を広くして膜パターンに集光（照射）させる光学素子を用いることで、上記投入エネルギー量の大幅な低減と照射時間の短縮とを実現することができる。

この機能性膜パターン形成装置において、前記光学素子は回折光学素子であることを要旨とする。
これによれば、回折光学素子の溝形状を適宜設定することで、照射スポット面積を広くした任意のスポット形状の電磁波を前記膜パターンに照射することができる。

この機能性膜パターン形成装置において、前記電磁波は、レーザ光であることを要旨とする。
これによれば、レーザ光は照射スポット面積を広くして膜パターンに照射されるので、レーザ光が照射された部分に光熱変換で発生する熱が膜パターンを介して逃げる領域（熱伝導部分）が狭くなり、膜パターンで発生した熱を効率良く保持することができる。このため、光熱変換で発生した熱の利用効率が向上するので、膜パターンの乾燥或いは焼成に必要な単位面積当たりの電磁波の照射エネルギー量（投入エネルギー量）を大幅に低減することができるとともに、照射時間を短縮することができる。また、非常に高密度のエネルギーを投入する必要が無いため、レーザ光の設備の小型化を図ることができる。

この機能性膜パターン形成装置において、前記パターニング手段は、インクジェット法、マイクロディスペンス法、あるいはスクリーン印刷法により前記機能性液状材料を基板上に付着させる装置であることを要旨とする。

これによれば、インクジェット法、マイクロディスペンス法、あるいはスクリーン印刷法により機能性液状材料を基板上に付着させる場合に、その機能性液状材料が凝集した膜パターンの乾燥或いは焼成に必要な単位面積当たりの電磁波の照射エネルギー量を大幅に低減することができるとともに、照射時間を短縮することができる。

本発明における機能性膜パターン形成方法は、機能性液状材料を基板上に付着させるパターニング工程と、電磁波照射工程と、を含み、前記パターニング工程では、前記機能性液状材料が凝集して所定の膜パターンが前記基板上に形成されるように前記機能性液状材料を付着させ、前記電磁波照射工程では、電磁波を照射スポット面積を広くして前記膜パターンに照射し、光熱変換で熱が発生する領域を大きくすることを要旨とする。

これによれば、電磁波を照射スポット面積を広くして膜パターンに照射するので、電磁波が照射された部分で発生する熱が膜パターンを介して逃げる領域（熱伝導部分）が（相対的に）狭くなり、膜パターンで発生した熱を効率良く保持することができる。このため、光熱変換で発生した熱の利用効率が向上するので、膜パターンの乾燥或いは焼成に必要な単位面積当たりの電磁波の照射エネルギー量を大幅に低減することができるとともに、照射時間を短縮することができる。また、非常に高密度のエネルギーを投入する必要が無いため、光源の設備の小型化を図ることができる。

本発明における電磁波照射装置は、上記機能性膜パターン形成装置に用いる前記電磁波照射手段を備えることを要旨とする。
これによれば、本発明に係る電磁波照射装置を上記機能性膜パターン形成装置に用いて機能性膜パターンを形成する際に、膜パターンの乾燥或いは焼成に必要な単位面積当たりの電磁波の照射エネルギー量を大幅に低減することができるとともに、照射時間を短縮することができる。また、非常に高密度のエネルギーを投入する必要が無いため、光源の設備の小型化を図ることができる。

本発明における電子機器は、上記機能性膜パターン形成装置で形成された機能性膜パターンを備えることを要旨とする。
これによれば、上記機能性膜パターン形成装置により機能性膜パターンとしての配線パ
ターンを形成することで、機能性膜パターンの形成プロセスのスループットが向上するので、低コストの電子機器を実現することができる。

以下、本発明を具体化した機能性膜パターン形成装置、機能性膜パターン形成方法、および電子機器の各実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態では、機能性膜パターンの一例として、プラズマディスプレイ等の表示装置の素子基板上に形成される走査線やデータ線等の配線パターン（金属配線パターン）もしくは回路基板の金属配線パターンを形成する場合について説明する。

（機能性膜パターン形成装置）
第１実施形態に係る機能性膜パターン形成装置２０を、図１〜図７に基づいて説明する。

この機能性膜パターン形成装置２０は、図１に示すように、配線パターン１９（図２参照）が形成される基板２１が載置されるキャリッジ２２と、機能性液状材料を基板上に付着させるパターニング手段としての液滴吐出ヘッド２３と、電磁波照射手段としてのレーザ光照射ヘッド２４と、制御部２５とを備えている。

キャリッジ２２は、図示を省略したＸ方向駆動モータとＹ方向駆動モータにより駆動されて、液滴吐出ヘッド２３に対してＸＹ方向に移動可能になっている。図１では、基板２１は矢印で示す基板進行方向へ搬送される。

液滴吐出ヘッド２３は、機能性材料を含む液滴３０を基板２１上に吐出する。この液滴３０は、図１に示すように、機能性材料としての金属を微粒子化したもの（金属微粒子３１）を溶媒３２に分散させてインク化したものである。また、この液滴３０には、金属微粒子３１はそのままではくっついて溶融するので、この金属微粒子３１を分散剤３３からなる保護膜で被覆して分散させてある。本例では。金属微粒子として銀の微粒子を用いている。また、液滴吐出ヘッド２３は、基板２１上に着弾した液滴３０が凝集して所定の膜パターン４０（図１および図５参照）が基板２１上に形成されるように液滴３０を吐出するようになっている。

この膜パターン４０には、複数の貫通孔４０ａが形成されている。図１および図５に示すような形状の膜パターン４０が基板２１上に形成されるように、この基板２１上の必要な個所には撥液処理が施されている。

レーザ光照射ヘッド２４は、レーザ光５０を照射スポット面積を広くして膜パターン４０に照射し、光熱変換で熱が発生する領域を大きくするようになっている。レーザ光照射ヘッド２４は、図１および図３に示すように、レーザ光５０を出射する光源本体としてのレーザ本体５１と、該レーザ本体５１から出射されたレーザ光５０を照射スポット面積を広くして膜パターン４０に集光させる光学素子として透過型の回折光学素子５２とを含んでいる。図１で符号「５３」は、レーザ光５０が回折光学素子５２により照射スポット面積を広くした細長い矩形のスポット形状のレーザ光である。レーザ本体５１は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長：５３２ｎｍ）を用いている。このレーザ本体５１は、レーザ光５０を連続的に出射するように、制御部２５により駆動制御される。

制御部２５は、液滴吐出ヘッド２３、キャリッジ２２、およびレーザ光照射ヘッド２４の各々に制御信号を出力し、これらを含むシステム全体を統括制御するようになっている。この制御部２５は、図示を省略したＣＰＵ，タイマクロック、膜パターンの形状および位置を記憶したメモリ等を含んで構成されている。

このような構成のレーザ光照射ヘッド２４が、液滴吐出ヘッド２３の近傍に配置されている。レーザ光照射ヘッド２４は、レーザ光５０の照射位置側へ図１の矢印方向へ移動される基板２１上の膜パターン４０に対して、この膜パターン４０が連続して延びている方向（図１および図５で示す基板進行方向に沿った方向）に細長い矩形のスポット形状のレーザ光５０を、膜パターン４０に照射するようになっている。図３および図５で符号「５４」は、膜パターン４０に照射されるレーザ光５０の照射スポットである。

回折光学素子５２の一例を図４に示してある。この回折光学素子５２は、その溝５２ａの切り方（溝形状）を適宜設定することで、図３に示すように、レーザ本体５１（図１参照）から出射されて平行光で入射するレーザ光５０のスポット形状と強度を任意に変えられる光学素子である。

以上の構成を有する機能性膜パターン形成装置２０では、基板２１上に形成された膜パターン４０は、図１の矢印で示す基板進行方向に移動し、細長い矩形のスポット形状のレーザ光５０が照射される位置に達した膜パターン４０の部分に、レーザ光５０が連続的に照射される。

レーザ光５０の照射スポット５４が膜パターン４０に連続的に照射されることで、以下の焼成プロセスが進行する。
１）膜パターン４０のレーザ光が照射された部分では、分散剤３３で被覆された金属微粒子３１が溶媒３２に浮いている状態で、光熱変換により発生した熱により溶媒３２を蒸発させる乾燥過程。

２）光熱変換により発生した熱により、分散剤３３を取り除く過程。
３）光熱変換により発生した熱により、分散剤３３が取り除かれた金属微粒子３１を焼結する過程。

このような焼成プロセスにより、図１に模式的に示すように、金属微粒子３１同士がくっつき、表面がでこぼこした機能性膜パターンとしての配線パターン１９（図２参照）ができる。

このように、レーザ光５０の照射スポット５４が照射される位置に達した膜パターン４０の部分には、レーザ光５０が照射スポット面積を広くした細長い矩形のスポット形状の照射スポット５４で連続的に照射される。このとき、レーザ光５０の照射スポット５４は、基板進行方向に沿った方向に照射スポット面積を広くした図３および図５に示すような細長い矩形のスポット形状になっている。

こうして、膜パターン４０にはレーザ光５０が照射スポット面積を広くして照射されるので、レーザ光５０が照射された部分に光熱変換で発生する熱が膜パターン４０を介して逃げる領域（熱伝導部分）が狭くなり、膜パターン４０で発生した熱を効率良く保持することができる。このことを図６（Ａ）および（Ｂ）で示している。

図６（Ａ）では、膜パターン４０の加熱部分４０ｂは、レーザ光５０が照射スポット面積を広くした照射スポット５４で照射されることで、光熱変換により発生する熱で加熱される部分を示している。また、図６（Ｂ）では、加熱部分４０ｂに発生した熱がその周囲の膜パターン４０を介して逃げる領域（熱伝導部分４０ｃ）が狭くなることを示している。

これに対して、図８に示すように、基板進行方向に対して幅の狭いレーザ光の照射スポ
ット６１を膜パターン４０に照射して上記焼成プロセスを行う場合、乾燥・焼結を十分に進めるためには、非常に高密度のエネルギー（レーザ光エネルギー）を投入しなければならない。これは、図９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、加熱部分４０ｄで発生する熱が膜パターン４０を介して逃げる領域（熱伝導部分４０ｅ）が広くなり、その熱が焼成後の膜パターン４０を介して速やかに伝導して逃げてしまい、レーザ光照射部（加熱部分４０ｄ）の温度が保持されにくいからである。図９（Ａ）では、加熱部分４０ｄは、図８に示すレーザ光の照射スポット６１が照射されることで、光熱変換により発生する熱で加熱される部分を示している。

以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
○レーザ本体５１から出射されるレーザ光５０は照射スポット面積を広くした照射スポット５４で膜パターン４０に照射されるので、レーザ光５０が照射された部分に光熱変換で発生する熱が膜パターン４０を介して逃げる領域（熱伝導部分４０ｂ）が狭くなり、膜パターン４０で発生した熱を効率良く保持することができる。このため、光熱変換で発生した熱の利用効率が向上するので、膜パターン４０の焼成に必要な単位面積当たりのレーザ光の照射エネルギー量を大幅に低減することができるとともに、照射時間を短縮することができる。

○単位面積当たりのレーザ光の照射エネルギー量については、図７のグラフで示すように、レーザ光５０のスポット形状を最適化した場合、その照射エネルギー量を０．１Ｊ／ｍｍ^２まで低減することができた。同グラフでは、レーザ光５０のスポット形状を最適化した場合の実験データを符号６２で示す菱形の点で示し、そのスポット形状と照射時間を最適化した場合の実験データを符号６３で示す矩形の点で示してある。複数の菱形の点６２のうちの点６２ａは、抵抗率が１０μΩｃｍの配線パターンを得るのに、単位面積当たりのレーザ光の照射エネルギー量を０．１Ｊ／ｍｍ^２まで低減できたことを示している。時間と照射強度を最適化しない場合（点６３、照射スポット形状のみ最適化）は、０．３Ｊ／ｍｍ^２程度の照射エネルギー量が必要であり、照射スポット形状を最適化していない場合は２１Ｊ／ｍｍ^２の照射エネルギー量が必要であった。

なお、照射時間については、照射時間を長くしていくと、抵抗率が下がっていくが、ある時間以上に長くすると、膜パターン４０や基板２１に与えるダメージが大きくなるので、最適な照射時間が存在する。このように照射時間を最適化するとともにスポット形状を最適化した実験データを複数の矩形の点６３でそれぞれ示している。

○このように、レーザ光５０を広く大きく照射するので、レーザ光を強く小さく照射する場合と比較して、単位面積あたりのエネルギ密度に換算すると、例えば３桁ほど小さくなる。したがって、レーザ光の投入エネルギーの総量（総投入エネルギー量）を大幅に削減できる。

○レーザ光５０は照射スポット面積を広くした照射スポット５４で膜パターン４０に照射されることで、焼結したい領域をなるだけ大きな範囲を一度に覆うようにレーザ光５０が照射される。これにより、レーザ光５０の照射部に光熱変換で発生した熱が逃げる範囲が少なくなって、相対的に熱が蓄えられるので、熱の効果がじんわり効いてきて、金属微粒子がどんどん大きくなる。その結果、レーザ光の投入エネルギーの総量（総投入エネルギー量）を、レーザ光を強く小さく照射する場合と比べて、大幅に低減することができる。

○非常に高密度のエネルギーを投入する必要が無いため、レーザ設備の小型化を図ることができる。
○液滴吐出ヘッド２３の近くにレーザ光照射ヘッド２４を配置すればよいので、液滴吐
出ヘッド２３の後段に、膜パターン４０を加熱するためのオーブン或いはホットプレートを配置する必要が無いので、機能性膜パターン形成装置２０の小型化を図ることができる。

○上述したようにオーブン等で乾燥・焼結をすると、例えば、乾燥に１０分くらい、焼結には１時間くらいかかる。これに対して、レーザ光を照射して乾燥・焼結を行う場合、プラズマディスプレイ等の大型パネル基板上の金属配線パターンに適応する場合でも、膜パターン４０全体の焼成プロセスを数分で完了できるので、処理時間が大幅に改善され、スループットが大幅に向上する。

○機能性膜パターン形成装置２０に用いる電磁波照射手段としてのレーザ光照射ヘッド２４は、電磁波照射装置を構成する。この電磁波照射装置を機能性膜パターン形成装置２０に用いて機能性膜パターンとしての配線パターン１９を形成する際に、膜パターン４０の乾燥或いは焼成に必要な単位面積当たりのレーザ光の投入エネルギー量（電磁波の照射エネルギー量）を大幅に低減することができるとともに、照射時間を短縮することができる。また、非常に高密度のエネルギーを投入する必要が無いため、レーザ光の設備の小型化を図ることができる。

次に、上記第１実施形態に係る機能性膜パターン形成装置２０が上記膜パターン４０とは形態や基板進行方向に対する向きの異なる膜パターンに適用した実施例を、比較例と対比しながら説明する。

（実施例１）
図１０に示す膜パターン４０Ａは、貫通孔４０ａの周囲が円形になっている点で上記膜パターン４０とは異なる。このような膜パターン４０Ａを焼成（乾燥と焼結）して図２に示す配線パターン１９を形成する場合にも、レーザ光５０の照射スポット５４を、基板進行方向に沿った方向に照射スポット面積を広くした図１０に示すような細長い矩形のスポット形状にすることで、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。これに対して、図１１に示す比較例１では、図８で示す場合と同様に、非常に高密度のエネルギーを投入しなけらばならない。

（実施例２）
図１２は、膜パターン４０Ａが基板進行方向に直交する方向に延びており、この膜パターン４０Ａが連続して延びている方向に長いスポット形状のレーザ光を、膜パターン４０Ａに照射するようにしている。符号「５４Ａ」はレーザ光の照射スポットを示している。本実施例によれば、基板進行方向に直交する方向に延びている膜パターン４０Ａを焼成して上記配線パターン１９を形成する場合にも、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。これに対して、図１３に示す比較例２では、図８で示す場合と同様に、非常に高密度のエネルギーを投入しなけらばならない。

（実施例３）
以上の各実施形態および各実施例では、膜パターンが連続して延びている方向に長いスポット形状のレーザ光を、膜パターンに照射する場合について説明した。本実施例では、図１４に示すように、膜パターンが基板進行方向に非連続で並ぶ複数の膜パターン４０Ｂを含む場合、複数の膜パターン４０Ｂの各々に、各膜パターン４０Ｂ全体を覆う大きさのビーム径を有するレーザ光を照射するようにしている。符号「５４Ｂ」はレーザ光の照射スポットを示している。本実施例によれば、膜パターンが基板進行方向に非連続で並ぶ複数の膜パターン４０Ｂを含む場合にも、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。これに対して、図１５に示す比較例３では、図８で示す場合と同様に、非常に高密度のエネルギーを投入しなけらばならない。

次に、第２実施形態に係る機能性膜パターン形成装置２０Ａを、図１６に基づいて説明する。
上記第１実施形態に係る機能性膜パターン形成装置２０では、レーザ光照射ヘッド２４は、レーザ本体５１から出射されたレーザ光５０を照射スポット面積を広くして膜パターン４０に集光させる光学素子として透過型の回折光学素子５２を含んでいる。これに対して、本実施形態に係る機能性膜パターン形成装置２０では、レーザ光照射ヘッド２４Ａは、レーザ本体５１から出射されたレーザ光５０を照射スポット面積を広くして上記膜パターン４０に集光させる光学素子として反射型の回折光学素子５２Ａを含んでいる。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

以上のように構成された第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
（機能性膜パターン形成方法）
次に、一実施形態に係る機能性膜パターン形成方法を、図１に基づいて説明する。

この機能性膜パターン形成方法は、機能性液状材料を基板２１上に付着させるパターニング工程と、電磁波照射工程とを含む。
パターニング工程では、機能性液状材料が凝集して所定の膜パターン４０が基板２１上に形成されるように機能性液状材料を付着させる。具体的には、このパターニング工程では、液滴３０が凝集して所定の膜パターン４０が基板２１上に形成されるように液滴３０を吐出する。また、このパターニング工程では、機能性材料としての金属を微粒子化したもの（金属微粒子３１）を溶媒３２に溶かしてインク化した液滴３０を吐出する。また、この液滴３０には、金属微粒子３１を分散剤３３からなる保護膜で被覆して分散させてある。本例では。金属微粒子として銀の微粒子を用いている。

電磁波照射工程では、電磁波としてのレーザ光５０を照射スポット面積を広くして膜パターン４０に照射し、光熱変換で熱が発生する領域を大きくする。
以上のように構成された一実施形態に係る機能性膜パターン形成方法によれば、以下の作用効果を奏する。

レーザ光５０を照射スポット面積を広くして膜パターン４０に照射するので、レーザ光５０が照射された部分で発生する熱が膜パターン４０を介して逃げる領域（熱伝導部分）が狭くなり、膜パターン４０で発生した熱を効率良く保持することができる。このため、光熱変換で発生した熱の利用効率が向上するので、膜パターン４０の乾燥或いは焼成に必要な単位面積当たりのレーザ光の照射エネルギー量（投入エネルギー量）を大幅に低減することができるとともに、照射時間を短縮することができる。また、非常に高密度のエネルギーを投入する必要が無いため、レーザ設備の小型化を図ることができる。

（電子機器）
次に、上記各実施形態で説明した機能性膜パターン形成装置或いは機能性膜パターン形成方法により形成された配線パターンを備えた電子機器の一例として、モバイル型のパーソナルコンピュータを図１７に基づいて説明する。

図１７に示すパーソナルコンピュータ７０は、キーボード７１を備えた本体部７２と、有機ＥＬパネルを用いた表示ユニット７３とを備えている。この表示ユニット７３の素子基板（図示省略）上には、複数の走査線と、複数のデータ線と、走査線とデータ線の交差に対応してマトリクス状に配置され、発光素子をそれぞれ有する複数の画素とが形成されている。走査線やデータ線等の配線パターンが上記各実施形態で説明した機能性膜パターン形成装置或いは機能性膜パターン形成方法により形成される。

このパーソナルコンピュータ７０によれば、機能性膜パターン形成装置或いは機能性膜パターン形成方法により機能性膜パターンとしての配線パターンを形成することで、配線パターンの焼成プロセス（形成プロセス）のスループットが向上するので、低コストのパーソナルコンピュータ７０を実現することができる。

なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記各実施形態では、機能性液状材料を基板２１上に付着させるパターニング手段としての液滴吐出ヘッド２３と、レーザ光照射ヘッド２４とを備えた機能性膜パターン形成装置２０について一例として説明した。つまり、インクジェット法により機能性液状材料を基板上に付着させる装置（液滴吐出ヘッド２３）と、レーザ光照射ヘッド２４を備えた機能性膜パターン形成装置２０について一例として説明した。本発明はこのような構成の機能性膜パターン形成装置に限定されない。本発明は、マイクロディスペンス法により機能性液状材料を基板上に付着させる装置（パターニング手段）と、レーザ光照射ヘッド２４を備えた機能性膜パターン形成装置にも適用される。また、本発明は、スクリーン印刷法により機能性液状材料を基板上に付着させる装置（パターニング手段）と、レーザ光照射ヘッド２４を備えた機能性膜パターン形成装置にも適用される。

・上記各実施形態では、電磁波としてレーザ光５０を出射するレーザ本体５１を備えた電磁波照射手段としてのレーザ光照射ヘッド２４を用いているが、膜パターン４０に照射する電磁波はレーザ光に限らない。本発明は、レーザ光以外の単波長の光、例えば白色光源から出射される光から１或いは複数の光学フィルタ等で抽出したある波長の光を、照射スポット面積を広くして膜パターン４０に照射し、光熱変換で熱が発生する領域を大きくする電磁波照射手段を備えた構成に広く適用可能である。

・上記各実施形態では、レーザ本体５１としてＮｄ：ＹＡＧレーザ（波長：５３２ｎｍ）を用いた構成について一例として説明したが、本発明は、レーザ本体５１としてＮｄ：ＹＡＧレーザ（波長：５３２ｎｍ）以外のレーザを用いる構成に広く適用可能である。

・上記第１実施形態では、機能性材料としての金属微粒子として銀の微粒子を用いているが、金属微粒子として、銀以外に、金、銅、アルミニウム等を微粒子化したものを用いても良い。

・上記実施形態では、機能性膜パターンの一例として、配線パターンを形成する場合について説明したが、本発明は、有機ＥＬ素子の有機ＥＬ層、カラーフィルタ、ＩＣタグの配線パターン等を形成するのに適用可能である。

・つまり、本発明は、金属配線パターンのように、金属微粒子（微粒子化された機能性材料）を分散剤で被覆したものが溶媒に分散している機能性液状材料を、焼成（乾燥、焼結）して機能性膜パターンである配線パターンが作られるものに広く適用可能である。これに限らず、本発明は、有機ＥＬ層のように、材料によっては、機能性材料が溶媒に溶けている液滴を、光熱変換で発生した熱で乾燥して溶媒を蒸発させることで（乾燥工程だけで）、機能性膜パターンが作られるものにも使える。

・このように、本発明は、形成する機能性膜パターンの機構（構造）によって、乾燥だけで形成されるものと、焼成（乾燥と焼結）で形成される機能性膜パターンの両方に適用可能である。

・上記各実施形態では、レーザ光照射ヘッド２４或いは２４Ａは、レーザ光を照射スポット面積を広くして膜パターン４０に集光させる光学素子として回折光学素子５２或いは
５２Ａを用いているが、本発明はこれに限定されない。その光学素子として、回折光学素子に代えて、シリンドリカルレンズ、集光レンズ、ビームエキスパンダ等、或いはこれらを組み合わせて用いる場合にも本発明は適用される。

・上記各実施形態では、レーザ光５０の照射スポット５４を細長い矩形状としているが、本発明は、その照射スポットの形状を任意の形状、例えば楕円状、円形状にしたものにも適用可能である。

・上記各実施形態では、照射スポット５４が一つであるレーザ光５０を照射しているが、本発明は照射スポット５４が複数のビームを含む場合にも適用される。このように照射スポットが複数のビームを含むようなレーザ光は、上記回折光学素子によって作ることができる。

第１実施形態に係る機能性膜パターン形成装置を示す構成図。 同機能性膜パターン形成装置で形成された配線パターンを示す側面図。 回折光学素子により照射スポット面積を広くしたレーザ光を示す説明図。 回折光学素子を示す斜視図。 膜パターンとレーザ光の照射スポットの関係を示す説明図。 （Ａ）は膜パターンの加熱部分を示す説明図、（Ｂ）は膜パターンの熱伝導部分を示す説明図。 投入エネルギーと膜パターンの抵抗率の関係についての実験結果を示すグラフ。 第１実施形態の比較例を示す説明図。 （Ａ）は同比較例での膜パターンの加熱部分を示す説明図、（Ｂ）は膜パターンの熱伝導部分を示す説明図。 実施例１を示す説明図。 比較例１を示す説明図。 実施例２を示す説明図。 比較例２を示す説明図。 実施例３を示す説明図。 比較例３を示す説明図。 第２実施形態に係る機能性膜パターン形成装置の一部を示す構成図。 電子機器としてのパーソナルコンピュータを示す斜視図。

符号の説明

２０，２０Ａ…機能性膜パターン形成装置、２１…基板、２３…パターニング手段としての液滴吐出ヘッド、２４…電磁波照射手段としてのレーザ光照射ヘッド、４０，４０Ａ，４０Ｂ…膜パターン、５０…電磁波としてのレーザ光、５１…光源本体としてのレーザ本体、５２，５２Ａ…回折光学素子。

Claims (11)

1. 機能性液状材料を基板上に付着させるパターニング手段と、電磁波照射手段と、を備え、
   前記パターニング手段は、前記機能性液状材料が凝集して所定の膜パターンが前記基板上に形成されるように前記機能性液状材料を付着させ、
   前記電磁波照射手段は、電磁波を照射スポット面積を広くして前記膜パターンに照射し、光熱変換で熱が発生する領域を大きくすることを特徴とする機能性膜パターン形成装置。
2. 請求項１に記載の機能性膜パターン形成装置において、
   前記電磁波照射手段は、前記膜パターンの大きな範囲を一度に覆うように電磁波を照射することを特徴とする機能性膜パターン形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の機能性膜パターン形成装置において、
   前記電磁波照射手段は、前記電磁波の照射位置側へ移動される前記基板上の前記膜パターンに対して、該膜パターンが連続して延びている方向に長いスポット形状の電磁波を、前記膜パターンに照射することを特徴とする機能性膜パターン形成装置。
4. 請求項１又は２に記載の機能性膜パターン形成装置において、
   前記電磁波照射手段は、前記膜パターンが非連続で並ぶ複数の膜パターンを含む場合、前記複数の膜パターンの各々に、該各膜パターン全体を覆う大きさの照射スポット面積を有する電磁波を照射することを特徴とする機能性膜パターン形成装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の機能性膜パターン形成装置において、
   前記電磁波照射手段は、電磁波を出射する光源本体と、該光源本体から出射された電磁波を照射スポット面積を広くして前記膜パターンに集光させる光学素子とを含むことを特徴とする機能性膜パターン形成装置。
6. 請求項５に記載の機能性膜パターン形成装置において、
   前記光学素子は回折光学素子であることを特徴とする機能性膜パターン形成装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載の機能性膜パターン形成装置において、
   前記電磁波は、レーザ光であることを特徴とする機能性膜パターン形成装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一つに記載の機能性膜パターン形成装置において、
   前記パターニング手段は、インクジェット法、マイクロディスペンス法、あるいはスクリーン印刷法により前記機能性液状材料を基板上に付着させる装置であることを特徴とする機能性膜パターン形成装置。
9. 機能性液状材料を基板上に付着させるパターニング工程と、
   電磁波照射工程と、を含み、
   前記パターニング工程では、前記機能性液状材料が凝集して所定の膜パターンが前記基板上に形成されるように前記機能性液状材料を付着させ、
   前記電磁波照射工程では、電磁波を照射スポット面積を広くして前記膜パターンに照射し、光熱変換で熱が発生する領域を大きくすることを特徴とする機能性膜パターン形成方法。
10. 請求項１〜８のいずれか一つに記載の機能性膜パターン形成装置に用いる前記電磁波照射手段を備えることを特徴とする電磁波照射装置。
11. 請求項１〜８に記載の機能性膜パターン形成装置で形成された機能性膜パターンを備えることを特徴とする電子機器。

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