JP2006278659A - レーザ成膜方法、レーザ成膜装置、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 レーザ光の投入エネルギー量の低減と、必要なレーザ設備の小型化とを図ったレーザ成膜方法、レーザ成膜装置、および電子機器を提供する。
【解決手段】 レーザ成膜方法は、機能性液状材料を含む膜パターン４０を基板２１上に形成し、膜パターン４０にレーザ光を照射し、レーザ光の吸収による光熱変換で発生する熱で配線パターンを形成する。配線パターンが形成される焼成初期から焼成後期までの過程において、各過程で変化する膜パターン４０の吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な２波長のレーザ光５０，５３を、膜パターン４０に時間差を持たせて照射する。レーザ光５０の照射による光熱変換で発生する熱で膜パターン４０の焼成を進めて配線パターンを形成する焼成終期で、単位出力のコストが低いレーザ（レーザ本体５４）を使ってレーザ光５３を膜パターン４０に照射する。
【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レーザ成膜方法、レーザ成膜装置、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もしくはペースト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。次式、
（単位面積当たりの電磁波の照射エネルギー量）＝（電磁波出力×照射時間／電磁波のスポット面積）
の関係が成り立つ範囲において、焼成に必要な照射エネルギー量を確保するように、電磁波出力、照射時間、スポット面積を調整し、上記膜パターンへ電磁波を照射する。

この場合、照射エネルギー量一定の下で照射強度（＝電磁波出力／スポット面積）を強くすること、電磁波出力を上げること及び／或いはスポット面積を小さくすることで、照射時間を短縮できる。

しかしながら、電磁波としてレーザ光を用いることを考えると、１種類のレーザ光を上記膜パターン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を投入しなければならない。これは、焼成プロセスが進むにつれて膜パターンの吸収スペクトルが変化し吸収効率が落ちるため、１種類のレーザ照射波長での光熱変換効率が極端に低下してしまうからである。

また、高密度のエネルギーを投入しなければならないため、例えば本技術を大面積に適用しようとすると、必要なレーザ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、レーザ光の投入エネルギー量の低減と、必要なレーザ設備の小型化とを図ったレーザ成膜方法、レーザ成膜装置、および電子機器を提供すること。

本発明におけるレーザ成膜方法は、機能性液状材料を含む膜パターンを基板上に形成し、前記膜パターンにレーザ光を照射し、前記レーザ光の吸収による光熱変換で発生する熱で機能性膜パターンを形成するレーザ成膜方法であって、前記機能性膜パターンが形成される初期から終期までの過程において、各過程で変化する前記膜パターンの吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な複数の波長のレーザ光を照射することを要旨とする。

機能性液状材料を含む膜パターンにレーザ光を照射してレーザ光の吸収による光熱変換で発生する熱で機能性膜パターンを形成する際に、その機能性膜パターンが形成される初期から終期までの過程において、膜パターンの吸収スペクトルが変化する。このため、例えば、１種類のレーザ光を使って機能性膜パターンを形成する場合、終期過程では初期過程と比べて吸収効率が下がるので、より高密度のエネルギーを投入しなければならなくなる。

本発明によれば、機能性膜パターンが形成される初期から終期までの過程において、各過程で変化する膜パターンの吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な複数の波長のレーザ光を照射するので、１種類のレーザを使って機能性膜パターンを形成する場合と比べて、投入エネルギー量を低減することができる。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。なお、ここにいう「吸収効率」とは、レーザ光の吸収による光熱変換で熱が発生する際の光熱変換効率をいう。

このレーザ成膜方法において、機能性液状材料を基板上に付着させて前記膜パターンを形成する工程を含む、ことを要旨とする。
これによれば、直接描画によりパターニングされた膜パターンにレーザ光を照射し、光熱変換で生じた熱の作用で機能性膜パターンを形成するプロセスにおいて、レーザ光の投入エネルギー量を減らすことができる。

このレーザ成膜方法において、前記機能性液状材料は、機能性材料を微粒子化したものを分散剤で被覆し、溶媒に分散させてインク化もしくはペースト化したものであり、前記光熱変換で発生する熱で前記膜パターンの焼成を進めて前記機能性膜パターンを形成する焼成プロセスの終期過程で、単位出力のコストが低いレーザを使ってレーザ光を照射することを要旨とする。

光熱変換で発生する熱で膜パターンの焼成を進めて機能性膜パターンを形成する焼成プロセスの終期過程には、主要な吸収スペクトルのピークが消失しているため、レーザ光の吸収効率が最も悪く、吸収がほとんど無いので、レーザ光の照射エネルギー密度を高め、非線形光学効果を利用した光熱変換を行うことが有効である。このレーザ成膜方法によれば、焼成プロセスの終期過程で、単位出力のコストが低いレーザを使って強い強度のレーザ光を照射することで、非線形光学効果を利用して光熱変換を行うようにしている。このような光熱変換により焼成プロセスの終期過程の進行を促進させることができ、良質の機能性膜パターンを得ることができる。また、その終期課程で単位出力の低コストなレーザを使用するので、焼成に要するトータルのコストを下げることができ、良質の機能性膜パターンを低コストで形成することができる。

このレーザ成膜方法において、前記複数の波長のレーザ光を、各レーザ光の照射部側へ
搬送される前記基板上の膜パターンに、時間差を持たせて順に照射することを要旨とする。

これによれば、複数の波長のレーザ光を、各レーザ光の照射部側へ搬送される基板上の膜パターンに、時間差を持たせて順に照射することで、機能性膜パターンが形成される初期から終期までの各過程で変化する膜パターンの吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な複数の波長のレーザ光を照射することができる。

このレーザ成膜方法において、前記複数の波長のレーザ光を、前記レーザ光の照射部側へ搬送される前記基板上の膜パターンに、同時に照射することを要旨とする。
これによれば、複数の波長のレーザ光を、各レーザ光の照射部側へ搬送される基板上の膜パターンに、同時に照射することで、機能性膜パターンが形成される初期から終期までの各過程で変化する膜パターンの吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な複数の波長のレーザ光を照射することができる。また、このような多色同時照射方式では、同じ過程に吸収スペクトルのピークが複数ある場合、各ピークに対応する複数の波長のレーザ光を同時に照射することができる。また、熱源が分散しないので、各レーザ光により発生する熱の利用効率が向上する。複数の波長のレーザ光で同じ個所を一緒に照射できるので、任意の形状の膜パターンに使うことができる。

本発明におけるレーザ成膜装置は、機能性液状材料を含む膜パターンを基板上に形成し、前記膜パターンにレーザ光を照射し、前記レーザ光の吸収による光熱変換で発生する熱で機能性膜パターンを形成するレーザ成膜装置であって、機能性液状材料を基板上に付着させて前記膜パターンを形成するパターニング手段と、前記機能性膜パターンが形成される初期から終期までの過程において、各過程で変化する前記膜パターンの吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な複数の波長のレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、を備えることを要旨とする。

これによれば、機能性膜パターンが形成される初期から終期までの過程において、各過程で変化する膜パターンの吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な複数の波長のレーザ光を照射するので、１種類のレーザを使って機能性膜パターンを形成する場合と比べて、投入エネルギー量を低減することができる。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。

このレーザ成膜装置において、前記レーザ光照射手段は、前記複数の波長のレーザ光をそれぞれ照射する複数のレーザ光照射部を備え、前記複数の波長のレーザ光を、前記レーザ光の照射部側へ搬送される前記基板上の膜パターンに時間差を持たせて順に照射することを要旨とする。

これによれば、複数の波長のレーザ光を、各レーザ光の照射部側へ搬送される基板上の膜パターンに、時間差を持たせて順に照射することで、機能性膜パターンが形成される初期から終期までの各過程で変化する膜パターンの吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な複数の波長のレーザ光を照射することができる。

このレーザ成膜装置において、前記レーザ光照射手段は、前記複数の波長のレーザ光をそれぞれ照射する同軸に配置された複数のレーザ光照射部を備え、前記複数の波長のレーザ光を、前記レーザ光の照射部側へ搬送される前記基板上の膜パターンに同時に照射することを要旨とする。

これによれば、複数の波長のレーザ光を、各レーザ光の照射部側へ搬送される基板上の膜パターンに、同時に照射することで、機能性膜パターンが形成される初期から終期まで
の各過程で変化する膜パターンの吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な複数の波長のレーザ光を照射することができる。また、このような多色同時照射方式では、同じ過程に吸収スペクトルのピークが複数ある場合、各ピークに対応する複数の波長のレーザ光を同時に照射することができる。また、熱源が分散しないので、各レーザ光により発生する熱の利用効率が向上する。複数の波長のレーザ光で同じ個所を一緒に照射できるので、任意の形状の膜パターンに使うことができる。

本発明における電子機器は、上記レーザ成膜方法により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。
これによれば、上記レーザ成膜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、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。

（第１実施形態）
第１実施形態に係るレーザ成膜方法およびレーザ成膜装置を、図１〜図５に基づいて説明する。

まず、第１実施形態に係るレーザ成膜方法の実施に用いるレーザ成膜装置２０について説明する。
このレーザ成膜装置２０は、機能性材料を含む膜パターンを基板上に形成し、その膜パターンにレーザ光を照射し、レーザ光の吸収による光熱変換で発生する熱で膜パターンの焼成を進めて機能性膜パターンとしての配線パターンを形成するものである。

レーザ成膜装置２０は、図１に示すように、機能性膜パターンとしての配線パターン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、パターニング手段としての液滴吐出ヘッド２３と、２つのレーザ光照射ヘッド２４、２５と、制御部２６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の拡大部６０，６１で示すように、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。

制御部２６は、液滴吐出ヘッド２３、キャリッジ２２、および２つのレーザ光照射ヘッド２４，２５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２６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。

ここで、レーザ光の吸収による光熱変換で発生する熱で膜パターン４０の焼成が進み、配線パターン１９が形成される焼成プロセスについて説明する。この焼成プロセスは、以下の３つの過程（ステージ）に分けることができる。

焼成初期：この焼成初期では、溶媒３２および分散剤３３が分解・蒸発・飛散する。
図３の曲線４２，４３は、焼成初期における機能性材料の吸収スペクトル、つまり、金属微粒子３１と、溶媒３２と、分散剤３３とを含む膜パターン４０の吸収スペクトルを示している。この吸収スペクトルは、簡単には、図４（Ａ）の曲線４４，４５で示す溶媒起因の吸収スペクトルと、図４（Ｂ）の曲線４６，４７で示す分散剤起因の吸収スペクトルと、図４（Ｃ）の曲線４８で示す微粒子（溶質）起因の吸収スペクトルとを重ね合わせものとなる。図５（Ａ）の曲線８０，８１は、焼成初期の吸収スペクトルを示している。

このように、焼結初期では、金属微粒子３１と溶媒３２と分散剤３３とにそれぞれ起因する吸収が起こっているので、一番焼結を進めるのが簡単な領域である。また、金属が微粒子化されると、バルクのときには見られ無かったプラズモン吸収の特徴がでてきて、ある波長の光と共振して非常に大きな吸収を示す。これは、微粒子（金属微粒子３１）があるサイズのときに有効で、焼結が進んでいきその微粒子が大きくなると、プラズモン吸収が減っていく。

焼成中期：この焼成中期では、溶媒３２および分散剤３３の残留分が少なくなり、金属微粒子３１同士が溶融（溶質が析出）し粒成長を始める。溶媒起因の吸収スペクトルは消失し、分散剤起因の吸収スペクトルは強度が減少する。微粒子（溶質）起因の吸収スペクトルは粒子径の成長によりブロードとなる。この過程では、溶媒や分散剤がどんどん蒸発していき、溶媒起因の吸収がどんどん減っていく。また、金属微粒子３１の径もどんどん大きくなっていくので、プラズモン吸収も減っていく。図５（Ｂ）の曲線８２，８３は、焼成中期の吸収スペクトルを示している。

焼成後期：この焼成後期では、金属微粒子３１の粒成長が進み、配線パターン１９としての機能性が発現する。微粒子起因の吸収スペクトルも消失し始め、膜本来の吸収スペクトルが支配的となる。図５（Ｃ）の曲線８４は、焼成後期の吸収スペクトルを示している。

このように、焼結プロセスの各過程で吸収スペクトルが変化することに着目し、レーザ成膜装置２０には、配線パターン１９が形成される焼成初期から焼成終期までの過程において、各過程で変化する膜パターン４０の吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な複数の波長のレーザ光を照射するレーザ光照射手段を設けてある。本例では、レーザ光照射手段として、異なる波長のレーザ光をそれぞれ出射する２つのレーザ光照射ヘッド２４、２５がレーザ成膜装置２０に設けられている。

レーザ光照射ヘッド２４は、波長λ１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。レーザ光照射ヘッド２４は、レーザ光５０を出射するレーザ本体５１と、レーザ本体５１から出射されたレーザ光５０を所望のスポット形状で膜パターン４０に集光させるレンズ５２とを含んでいる。

レーザ光５０の波長λ１は、上記焼成初期と焼成中期で吸収効率の最も良い波長を選択する。ここでは、レーザ光５０は緑色の光である。レーザ本体５１は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（波長λ１＝５３２ｎｍ）を用いている。このレーザ本体５１は、レーザ光５
０を連続的に出射するように、制御部２６により駆動制御される。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２５は、波長λ２のレーザ光５３を膜パターン４０に照射するようになっている。レーザ光照射ヘッド２５は、レーザ光５３を出射するレーザ本体５４と、レーザ本体５４から出射されたレーザ光５３を所望のスポット形状で膜パターン４０に集光させるレンズ５５とを含んでいる。レーザ本体５４は、単位出力のコストが低い半導体レーザを使っている。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２６により駆動制御される。

これら２つのレーザ光照射ヘッド２４，２５は、波長の異なるレーザ光５０，５３を、各レーザ光の照射部側（図１の矢印で示す基板進行方向）に搬送される基板２１上の膜パターン４０に時間差を持たせて照射するように配置されている。このような配置により、レーザ光照射ヘッド２４から出射されるレーザ光５０が膜パターン４０に照射されて、膜パターン４０の焼成が上記焼成初期から焼成中期まで進む。この後、焼成中期まで進んだ膜パターン４０の部分には、レーザ光５０が照射された膜パターン４０の部分が所定時間後に、単位出力のコストが低いレーザ（レーザ本体５４）から出射される強い強度のレーザ光５３が照射されるようになっている。

次に、以上の構成を有するレーザ成膜装置２０を用いて実施される第１実施形態に係るレーザ成膜方法について説明する。
このレーザ成膜方法は、機能性材料を含む膜パターン４０を基板２１上に形成し、膜パターン４０にレーザ光を照射し、レーザ光の吸収による光熱変換で発生する熱で配線パターン１９を形成する。

このレーザ成膜方法の特徴は、以下の点にある。
（特徴１）：
配線パターン１９が形成される初期から終期までの過程（上記焼成初期から焼成後期までの過程）において、各過程で変化する膜パターン４０の吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な２波長のレーザ光５０，５３を照射する。

（特徴２）：
機能性材料を含む液滴３０を基板２１上に吐出して膜パターン４０を形成する工程を含む。

（特徴３）：
液滴３０は、機能性材料を微粒子化した金属微粒子３１を分散剤３３で被覆し、溶媒３２に分散させてインク化したものである。また、レーザ光５０の照射による光熱変換で発生する熱で膜パターン４０の焼成を進めて配線パターン１９を形成する焼成プロセスの終期過程で、単位出力のコストが低いレーザ（レーザ本体５４）を使ってレーザ光５３を膜パターン４０に照射する。

（特徴４）：
波長の異なる２種類のレーザ光５０，５３を、各レーザ光の照射部側に搬送される基板２１上の膜パターン４０に時間差を持たせて照射する。

以上のように構成されたレーザ成膜装置２０を用いて実施される第１実施形態に係るレーザ成膜方法では、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、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、波長λ１のレーザ光５０が連続的に照射される。レーザ光５０が膜パターン４０に連続的に照
射されることで、上記焼成初期と焼成中期の焼成プロセスが進行する。

このように、膜パターン４０の焼成初期と焼成中期の焼成プロセスが進行した部分には、焼成プロセスの終期過程で、単位出力のコストが低いレーザ（レーザ本体５４）を使って強い強度のレーザ光５３が照射される。

これにより、主要な吸収スペクトルのピークが消失しているため、レーザ光の吸収効率が最も悪く、吸収がほとんど無い焼成プロセスの終期過程において、レーザ光の照射エネルギー密度を高め、非線形光学効果を利用した光熱変換を行うようにしている。このような光熱変換により焼成プロセスの終期過程の進行が促進され、良質の機能性膜パターンが得られる。

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。
○上記特徴１により、１種類のレーザを使って配線パターン１９を形成する場合と比べて、投入エネルギー量を低減することができる。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。

○上記特徴２により、液滴吐出法の直接描画によりパターニングされた膜パターン４０にレーザ光を照射し、光熱変換で生じた熱の作用で配線パターン１９を形成するプロセスにおいて、レーザ光５０，５３の投入エネルギー量を減らすことができる。

○上記特徴３により、主要な吸収スペクトルのピークが消失しているため、レーザ光の吸収効率が最も悪く、吸収がほとんど無い焼成プロセスの終期過程において、レーザ光５３の照射エネルギー密度を高め、非線形光学効果を利用した光熱変換を行うようにしている。このような光熱変換により焼成プロセスの終期過程の進行を促進させることができ、良質の機能性膜パターンを得ることができる。

○上記特徴３により、焼成プロセスの終期課程で単位出力の低コストなレーザ（レーザ本体５４）を使用するので、焼成に要するトータルのコストを下げることができ、良質の配線パターン１９を低コストで形成することができる。

○上記特徴４により、配線パターン１９が形成される焼成初期から焼成終期までの各過程で変化する膜パターン４０の吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な２波長のレーザ光５０，５３を照射することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係るレーザ成膜方法およびレーザ成膜装置を、図６に基づいて説明する。

まず、第２実施形態に係るレーザ成膜方法の実施に用いるレーザ成膜装置２０Ａについて説明する。
レーザ成膜装置２０Ａの特徴は、波長の異なる２種類のレーザ光（波長λ１のレーザ光５０と波長λ２のレーザ光５３）をそれぞれ照射する同軸に配置されたレーザ光照射部としてのレーザ光照射ヘッド２４，２５を備え、２種類のレーザ光５０，５３を、レーザ光の照射部側へ搬送される基板２１上の膜パターン４０に同時に照射する点にある。

レーザ光照射ヘッド２４のレーザ本体５１から出射される波長λ１のレーザ光５０は、ダイクロイックミラー５６を透過し、レンズ５７により所望のスポット形状で膜パターン４０に集光される。一方、レーザ光照射ヘッド２５のレーザ本体５４から出射される波長λ２のレーザ光５３は、ダイクロイックミラー５６で反射され、レンズ５７により所望の
スポット形状で膜パターン４０に集光される。レーザ成膜装置２０Ａのその他の構成は、上記第１実施形態で説明したレーザ成膜装置２０と同様である。

以上の構成を有するレーザ成膜装置２０Ａを用いて実施される第２実施形態に係るレーザ成膜方法の特徴は、以下の点にある。
２種類（複数の）波長のレーザ光５０，５３を、レーザ光の照射部側へ搬送される基板２１上の膜パターン４０に、同時に照射する。その他の特徴は、上記第１実施形態に係るレーザ成膜方法と同様である。

以上のように構成された第２実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
○２種類の波長のレーザ光５０，５３を、各レーザ光の照射部側へ搬送される基板２１上の膜パターン４０に、同時に照射することで、配線パターン１９が形成される焼成初期から焼成終期までの各過程で変化する膜パターン４０の吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な２波長のレーザ光を照射することができる。

○このような多色同時照射方式では、同じ過程、例えば上記焼成初期に吸収スペクトルのピークが２つある場合、各ピークに対応する２種類の波長のレーザ光５０，５３を同時に照射することができる。

○熱源（２種類の波長のレーザ光５０，５３の照射部）が分散しないので、各レーザ光により発生する熱の利用効率が向上する。
○２種類の波長のレーザ光５０，５３で膜パターン４０の同じ個所を一緒に照射できるので、任意の形状の膜パターンに使うことができる。

（電子機器）
次に、上記各実施形態で説明したレーザ成膜方法により形成された配線パターン１９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７に基づいて説明する。

図７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レーザ成膜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、レーザ成膜装置或いはレーザ成膜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。
・上記第１実施形態では、レーザ成膜装置２０には、配線パターン１９が形成される焼成初期から焼成終期までの過程において、各過程で変化する膜パターン４０の吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な２種類の波長のレーザ光をそれぞれ照射する２つのレーザ光照射ヘッド２４，２５を設けてある。本発明はこれに限定されない。例えば、本発明は、上述した焼成プロセスの各過程（焼成初期、焼成中期、および焼成後期）毎に、レーザ照射波長を最適化した３つ以上のレーザ光照射ヘッドを含む構成にも適用可能である。この場合、３つ以上のレーザ光照射ヘッドは、各レーザ光照射ヘッドのレーザ光照射部が、搬送されてくる膜パターン４０の延びている方向に一列に並ぶように配置される。

・上記第２実施形態では、２種類の波長のレーザ光５０，５３を、レーザ光の照射部側へ搬送される基板２１上の膜パターン４０に同時に照射するようにしているが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明は、３種類以上の波長のレーザ光を、基板２１上の膜パターン４０に同時に照射するよう構成しても良い。この場合、３種類の波長のレーザ光を同時に照射する場合には、図６に示す構成において、上記波長λ１，λ２とは波長の異なる波長λ３のレーザ光を反射し、波長λ１，λ２のレーザ光５０，５３を透過するダイクロイックミラーを、ダイクロイックミラー５６とレンズ５７の間に配置すれば良い。

・上記各実施形態では、機能性材料を含む液滴３０を基板２１上に吐出して膜パターン４０を形成するようにしているが、本発明はこれに限定されない。本発明は、液滴吐出法による直接描画以外の方法で、機能性材料を含む膜パターン４０を基板２１上に形成するレーザ成膜方法にも適用可能である。例えば、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２１上に付着させるレーザ成膜方法や、スクリーン印刷法により機能性液状材料を基板２１上に付着させるレーザ成膜方法にも適用可能である。

・上記各実施形態では、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。

・上記各実施形態では、機能性膜パターンの一例として、配線パターン１９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液滴を、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を形成する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、２５には、レーザ光５０，５３を所望のスポット形状で膜パターン４０に集光させる光学素子としてレンズ５２，５５，５７を用いているが、本発明はこれに限定されない。これらのレンズに代えて、溝の切り方（溝形状）を適宜設定することで、膜パターン４０に照射されるレーザ光５０，５３のスポット形状と強度を任意に変えられる回折光学素子や、シリンドリカルレンズ等、他の光学素子を用いても良い。

第１実施形態に係るレーザ成膜装置を示す概略構成図。 同レーザ成膜装置により配線パターンが基板上に形成された状態を示す側面図。 機能性材料の吸収スペクトルを示すグラフ。 （Ａ）溶媒起因の吸収スペクトル、（Ｂ）分散剤起因の吸収スペクトル、（Ｃ）微粒子起因の吸収スペクトルをそれぞれ示すグラフ。 （Ａ）焼成初期の吸収スペクトル、（Ｂ）焼成中期の吸収スペクトル、（Ｃ）焼成後期の吸収スペクトルをそれぞれ示すグラフ。 第２実施形態に係るレーザ成膜装置を示す概略構成図。 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

１９…機能性膜パターンとしての配線パターン、２０，２０Ａ…レーザ成膜装置、２１…基板、２４，２５…レーザ光照射部としてのレーザ光照射ヘッド、３０…液滴、３１…機能性材料としての金属微粒子、３２…溶媒、３３…分散剤、４０…膜パターン、５０、５３…レーザ光。

Claims (9)

1. 機能性液状材料を含む膜パターンを基板上に形成し、前記膜パターンにレーザ光を照射し、前記レーザ光の吸収による光熱変換で発生する熱で機能性膜パターンを形成するレーザ成膜方法であって、
   前記機能性膜パターンが形成される初期から終期までの過程において、各過程で変化する前記膜パターンの吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な複数の波長のレーザ光を照射することを特徴とするレーザ成膜方法。
2. 請求項１に記載のレーザ成膜方法において、
   機能性液状材料を基板上に付着させて前記膜パターンを形成する工程を含む、ことを特徴とするレーザ成膜方法。
3. 請求項２に記載のレーザ成膜方法において、
   前記機能性液状材料は、機能性材料を微粒子化したものを分散剤で被覆し、溶媒に分散させてインク化もしくはペースト化したものであり、
   前記光熱変換で発生する熱で前記膜パターンの焼成を進めて前記機能性膜パターンを形成する焼成プロセスの終期過程で、単位出力のコストが低いレーザを使ってレーザ光を照射することを特徴とするレーザ成膜方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一つに記載のレーザ成膜方法において、
   前記複数の波長のレーザ光を、各レーザ光の照射部側へ搬送される前記基板上の膜パターンに、時間差を持たせて順に照射することを特徴とするレーザ成膜方法。
5. 請求項１〜３のいずれか一つに記載のレーザ成膜方法において、
   前記複数の波長のレーザ光を、前記レーザ光の照射部側へ搬送される前記基板上の膜パターンに、同時に照射することを特徴とするレーザ成膜方法。
6. 機能性液状材料を含む膜パターンを基板上に形成し、前記膜パターンにレーザ光を照射し、前記レーザ光の吸収による光熱変換で発生する熱で機能性膜パターンを形成するレーザ成膜装置であって、
   機能性液状材料を基板上に付着させて前記膜パターンを形成するパターニング手段と、
   前記機能性膜パターンが形成される初期から終期までの過程において、各過程で変化する前記膜パターンの吸収スペクトルに応じて、吸収効率の良い最適な複数の波長のレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、を備えることを特徴とするレーザ成膜装置。
7. 請求項６に記載のレーザ成膜装置において、
   前記レーザ光照射手段は、前記複数の波長のレーザ光をそれぞれ照射する複数のレーザ光照射部を備え、前記複数の波長のレーザ光を、前記レーザ光の照射部側へ搬送される前記基板上の膜パターンに時間差を持たせて順に照射することを特徴とするレーザ成膜装置。
8. 請求項６に記載のレーザ成膜装置において、
   前記レーザ光照射手段は、前記複数の波長のレーザ光をそれぞれ照射する同軸に配置された複数のレーザ光照射部を備え、前記複数の波長のレーザ光を、前記レーザ光の照射部側へ搬送される前記基板上の膜パターンに同時に照射することを特徴とするレーザ成膜装置。
9. 請求項１〜５のいずれか一つに記載のレーザ成膜方法により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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