JP2006310346A - 機能性膜パターン形成装置、機能性膜パターンの形成方法及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 膜パターンを破損することなく、焼成することのでき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、及び、機能性膜パターン形成装置、機能性膜パターン形成方法によって焼成がなされた膜パターンで構成された電子機器を提供する。
【解決手段】 膜パターン40Aを焼成する焼成用レーザ光60が照射されるのに先行して、その焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍に、焼成用レーザ光60に比べて低い温度で加熱する第1の加熱用レーザ光61Aを照射するようにした。
【選択図】 図3
【解決手段】 膜パターン40Aを焼成する焼成用レーザ光60が照射されるのに先行して、その焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍に、焼成用レーザ光60に比べて低い温度で加熱する第1の加熱用レーザ光61Aを照射するようにした。
【選択図】 図3
Description
本発明は、機能性膜パターン形成装置、機能性膜パターン形成の方法及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(液状化)したものを用いる必要がある。このため、直接描画によりパターンを形成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が必要となる。
現状の焼成には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方法として、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、膜パターンは、電磁波が照射された際に発生した熱によって膨張する。従って、たとえば、微細な膜パターンに対して局所的に強いパワーの電磁波を照射すると、その照射領域の膜パターンが急激に加熱される。従って、照射領域と、該照射領域の近傍との温度勾配が大きくなり、照射領域がその近傍に比べて大きく膨張し、その結果、形成された膜パターンが破壊されてしまう虞がある。また、膜パターンの熱膨張の度合いと、基板の熱膨張の度合いとの差が大きい場合、その膨張率の差に応じて膜パターンが基板から剥離してしまうという虞がある。このため、使用することのできる機能性材料や基板の材質が制約を受けることとなる。
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、膜パターンを破損することなく、焼成することのでき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、及び、機能性膜パターン形成装置、機能性膜パターン形成方法によって焼成がなされた膜パターンで構成された電子機器を提供することである。
本発明における機能性膜パターン形成装置は、基板上に機能性液状材料を付着させて所定の形状の膜パターンを形成するパターニング手段と、前記膜パターンを焼成するための焼成用電磁波と、該焼成用電磁波の照射領域の近傍に照射されその焼成用電磁波の照射領域の近傍を加熱するための加熱用電磁波と、を照射する電磁波照射手段とを備えている。
これによれば、加熱用電磁波によって焼成用電磁波の照射領域の近傍が加熱されるので、前記照射領域とその近傍の領域との温度勾配は緩和される。従って、焼成用電磁波の照
射領域の膜パターンの熱膨張の度合いと、その近傍の熱膨張の度合いとの差が小さくなるので、各熱膨張の度合いの差に起因して膜パターンに加わる応力を小さくすることができる。この結果、前記応力によって膜パターンが破損するの回避することができるので、歩留まりを向上させることができる。また、上記のようにすることで、基板の熱膨張の度合いと機能性液状材料の熱膨張の度合いとが異なったものであっても、それによって膜パターンが破損するの回避することができるので、使用することのできる基板と機能性材料との選択を広げることができる。
射領域の膜パターンの熱膨張の度合いと、その近傍の熱膨張の度合いとの差が小さくなるので、各熱膨張の度合いの差に起因して膜パターンに加わる応力を小さくすることができる。この結果、前記応力によって膜パターンが破損するの回避することができるので、歩留まりを向上させることができる。また、上記のようにすることで、基板の熱膨張の度合いと機能性液状材料の熱膨張の度合いとが異なったものであっても、それによって膜パターンが破損するの回避することができるので、使用することのできる基板と機能性材料との選択を広げることができる。
この機能性膜パターン形成装置において、前記加熱用電磁波は、前記焼成用電磁波に比べてパワーが小さくてもよい。
これによれば、焼成用電磁波の照射領域の膜パターンに比べて、該照射領域の近傍の温度は低い。従って、照射領域の近傍の膨張の度合いは、焼成用電磁波の照射領域の膜パターンの膨張の度合いに比べて小さく微小に膨張することとなる。この結果、焼成用電磁波の照射領域内の膜パターンは、局所的に大きく膨張するのではなく、該照射領域の近傍から焼成用電磁波の照射領域に渡って緩慢に膨張するので、焼成用電磁波の照射領域の膜パターンの熱膨張の度合いと、その近傍の熱膨張の度合いとの差が小さくなる。従って、焼成による膜パターンの破損を回避することができる。
これによれば、焼成用電磁波の照射領域の膜パターンに比べて、該照射領域の近傍の温度は低い。従って、照射領域の近傍の膨張の度合いは、焼成用電磁波の照射領域の膜パターンの膨張の度合いに比べて小さく微小に膨張することとなる。この結果、焼成用電磁波の照射領域内の膜パターンは、局所的に大きく膨張するのではなく、該照射領域の近傍から焼成用電磁波の照射領域に渡って緩慢に膨張するので、焼成用電磁波の照射領域の膜パターンの熱膨張の度合いと、その近傍の熱膨張の度合いとの差が小さくなる。従って、焼成による膜パターンの破損を回避することができる。
この機能性膜パターン形成装置において、前記加熱用電磁波は、前記焼成用電磁波の照射領域の近傍にある前記膜パターン上に照射されていてもよい。
これによれば、焼成用電磁波の照射領域と、その焼成領域の近傍の膜パターンとの温度勾配が緩和される。従って、焼成用電磁波の照射領域の膜パターンの熱膨張の度合いと、その近傍の膜パターンの熱膨張の度合いとの差が小さくなるので、焼成による膜パターンの破損を回避することができる。
これによれば、焼成用電磁波の照射領域と、その焼成領域の近傍の膜パターンとの温度勾配が緩和される。従って、焼成用電磁波の照射領域の膜パターンの熱膨張の度合いと、その近傍の膜パターンの熱膨張の度合いとの差が小さくなるので、焼成による膜パターンの破損を回避することができる。
この機能性膜パターン形成装置において、前記加熱用電磁波は、前記焼成用電磁波の照射領域の近傍にある前記基板上に照射されてもよい。
これによれば、焼成用電磁波の照射領域と、その焼成領域の近傍の基板との温度勾配が緩和される。従って、焼成用電磁波の照射領域の膜パターンの熱膨張の度合いと、その近傍の基板の熱膨張の度合いとの差が小さくなるので、焼成による膜パターンが基板から剥離するのを回避することができる。
これによれば、焼成用電磁波の照射領域と、その焼成領域の近傍の基板との温度勾配が緩和される。従って、焼成用電磁波の照射領域の膜パターンの熱膨張の度合いと、その近傍の基板の熱膨張の度合いとの差が小さくなるので、焼成による膜パターンが基板から剥離するのを回避することができる。
この機能性膜パターン形成装置において、前記基板は、前記膜パターンの近傍にダミーパターンを備えており、前記加熱用電磁波は、前記ダミーパターン上に照射されてもよい。
これによれば、熱吸収率が低い基板を使用した場合であっても、ダミーパターンが熱を吸収することで、基板が加熱される。焼成による膜パターンが基板から剥離するのを回避することができる。
この機能性膜パターン形成装置において、前記ダミーパターンは、前記膜パターンを構成する前記機能性液状材料で構成されていてもよい。
これによれば、ダミーパターンを、膜パターンの形成と同時に行うことができるので、短時間で焼成時における膜パターンの破損を回避できるパターンを形成することができる。
これによれば、ダミーパターンを、膜パターンの形成と同時に行うことができるので、短時間で焼成時における膜パターンの破損を回避できるパターンを形成することができる。
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、所定の波長を有する第1の電磁波を出射する電磁波出射本体と、前記電磁波出射本体から出射された前記第1の電磁波を、前記焼成用電磁波と前記加熱用電磁波とから成る第2の電磁波に形成にする光学素子とを含んでもよい。
これによれば、電磁波出射本体は一つでよいので、装置全体をコンパクトにすることができる。
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、回折光学素子であってもよい。
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、回折光学素子であってもよい。
これによれば、膜パターンがどのような形状を成していても、その形状に合ったな形状の焼成用電磁波及び加熱用電磁波を形成することができる。
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から出射される前記焼成用電磁波及び前記加熱用電磁波のうち少なくともいずれか一方は、レーザ光であってもよい。
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から出射される前記焼成用電磁波及び前記加熱用電磁波のうち少なくともいずれか一方は、レーザ光であってもよい。
これによれば、膜パターンが微細であっても、膜パターンを破損することなく、焼成することができる。
この機能性膜パターン形成装置において、前記パターニング手段は、液体プロセス法により前記膜パターンを形成する装置であってもよい。
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、液体プロセス法により前記膜パターンを形成する装置であってもよい。
これによれば、液体プロセス法により所望の形状のパターンを形成する際、膜パターンを破損することなく十分に焼成させることができるので、所望の特性を有した機能性膜パターンを形成することができる。ここで、液体プロセス法とは、たとえば、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が挙げられる。
本発明の機能性膜パターンの形成方法は、基板上に機能性液状材料を付着させて所定の形状の膜パターンを形成するパターニング工程と、前記膜パターンを焼成する焼成用電磁波を前記膜パターン上の所定の領域に照射しながら、前記焼成用電磁波が照射される前記所定の領域の近傍を加熱する加熱用電磁波を照射する電磁波照射工程とを含む。
これによれば、加熱用電磁波によって焼成用電磁波の照射領域の近傍が加熱されるので、前記照射領域とその近傍の領域との温度勾配は緩和される。従って、焼成用電磁波の照射領域の膜パターンの熱膨張の度合いと、その近傍の熱膨張の度合いとの差が小さくなるので、各熱膨張の度合いの差に起因して膜パターンに加わる応力を小さくすることができる。この結果、前記応力によって膜パターンが破損するの回避することができるので、歩留まりを向上させることができる。また、上記のようにすることで、基板の熱膨張の度合いと機能性液状材料の熱膨張の度合いとが異なったものであっても、それによって膜パターンが破損するの回避することができるので、使用することのできる基板と機能性材料との選択を広げることができる。
この機能性膜パターンの形成方法において、前記電磁波照射工程は、前記焼成用電磁波が照射される前記所定の領域の近傍に、前記焼成用電磁波に先行して前記加熱用電磁波を照射するようにしてもよい。
これによれば、焼成用電磁波の照射領域の近傍の膜パターンが先に膨張した後に、焼成用電磁波の照射領域の膜パターンが膨張する。従って、焼成用電磁波の照射領域内の膜パターンは、局所的に大きく膨張するのではなく、該照射領域の近傍の膜パターンから焼成用電磁波の照射領域に渡って緩慢に膨張するので、焼成用電磁波の照射領域の膜パターンの熱膨張の度合いと、その近傍の膜パターンの熱膨張の度合いとの差が小さくなる。従って、焼成による膜パターンの破損を回避することができる。
この機能性膜パターンの形成方法において、前記電磁波照射工程は、前記加熱用電磁波を、前記焼成用電磁波が照射される前記所定の領域の近傍にある前記膜パターン上に照射
するようにしてもよい。
するようにしてもよい。
これによれば、焼成用電磁波の照射領域と、その焼成領域の近傍の膜パターンとの温度勾配が緩和される。従って、焼成用電磁波の照射領域の膜パターンの熱膨張の度合いと、その近傍の膜パターンの熱膨張の度合いとの差が小さくなるので、焼成による膜パターンの破損を回避することができる。
この機能性膜パターンの形成方法において、前記電磁波照射工程は、前記加熱用電磁波を、前記焼成用電磁波が照射される前記所定の領域の近傍にある前記基板上に照射するようにしてもよい。
これによれば、焼成用電磁波の照射領域と、その焼成領域の近傍の基板との温度勾配が緩和される。従って、焼成用電磁波の照射領域の膜パターンの熱膨張の度合いと、その近傍の基板の熱膨張の度合いとの差が小さくなるので、焼成による膜パターンが基板から剥離するのを回避することができる。
この形成方法において、前記パターニング工程は、さらに、前記膜パターンの近傍の前記基板上にダミーパターンを形成し、前記電磁波照射工程は、前記加熱用電磁波を前記ダミーパターンに照射するようにしてもよい。
これによれば、熱吸収率が低い基板を使用した場合であっても、ダミーパターンが熱を吸収することで、基板が加熱される。焼成による膜パターンが基板から剥離するのを回避することができる。
この機能性膜パターン形成装置において、前記パターニング工程は、液体プロセス法により前記膜パターンを形成するようにしてもよい。
これによれば、液体プロセス法により所望の形状のパターンを形成する際、膜パターンを破損することなく十分に焼成させることができるので、所望の特性を有した機能性膜パターンを形成することができる。ここで、液体プロセス法とは、たとえば、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が挙げられる。
これによれば、液体プロセス法により所望の形状のパターンを形成する際、膜パターンを破損することなく十分に焼成させることができるので、所望の特性を有した機能性膜パターンを形成することができる。ここで、液体プロセス法とは、たとえば、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が挙げられる。
本発明の電子機器は、上記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ている。
これによれば、上記機能性膜パターン形成装置により、焼成時における膜パターンの破損を回避されることにより、歩留まりを向上させることのできる電子機器を実現することができる。
これによれば、上記機能性膜パターン形成装置により、焼成時における膜パターンの破損を回避されることにより、歩留まりを向上させることのできる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。
(第1実施形態)
まず、第1実施形態に係る機能性膜パターン形成装置としてのレーザ成膜装置20を図1〜図3に従って説明する。
(第1実施形態)
まず、第1実施形態に係る機能性膜パターン形成装置としてのレーザ成膜装置20を図1〜図3に従って説明する。
レーザ成膜装置20は、機能性材料を基板に付着させて膜パターンを形成し、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。
図1は、本実施形態に係るレーザ成膜装置20の全体構成図である。
図1に示すように、レーザ成膜装置20は、基板21を載置するキャリッジ22、機能性液状材料を基板21上に付着させて膜パターン40Aを形成するパターニング手段とし
ての液滴吐出ヘッド23、電磁波照射手段としてのレーザ光照射ヘッド24、及び制御部25を備えている。
図1に示すように、レーザ成膜装置20は、基板21を載置するキャリッジ22、機能性液状材料を基板21上に付着させて膜パターン40Aを形成するパターニング手段とし
ての液滴吐出ヘッド23、電磁波照射手段としてのレーザ光照射ヘッド24、及び制御部25を備えている。
キャリッジ22は、図示を省略したX方向駆動モータ及びY方向駆動モータによって駆動されて、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、キャリッジ22は、X矢印方向へ所定の速度で移動することで、基板21をX矢印方向(基板進行方向)に搬送する。
液滴吐出ヘッド23は、基板21に対向する位置に吐出ノズル23Aを備えている。液滴吐出ヘッド23は、この吐出ノズル23Aから機能性液状材料としての液滴30を基板21に向かって(図1中Z矢印方向に沿って)吐出する。この液滴30は、図1中の拡大部F1,F2に示すように、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(液状化)したものである。金属微粒子31は、そのままでは互いにくっついて溶融するので、各金属微粒子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。尚、本実施形態においては、金属微粒子31は、銀の微粒子である。
そして、液滴吐出ヘッド23は、キャリッジ22とともにXY方向に移動して、基板21との相対位置を制御しながら液滴30を基板21に向かって吐出する。その結果、基板21上に液滴30が付着して所定の形状の膜パターン40Aが形成される。例えば、図2に示すように、X矢印方向を長手方向とし、またY矢印方向を短手方向とした略直方形状の膜パターン40Aが形成される。
このように、本実施形態では、金属微粒子31を溶媒32に溶かしてインク化したものを吐出して所望のパターンを形成する、所謂、インクジェット法を使用して膜パターン40Aを形成するようにしている。尚、基板21上に着弾した液滴30が濡れ広がらず所望の位置に留まるように、基板21上の必要な個所には撥液処理が施されている。
図1に示すように、レーザ光照射ヘッド24は、キャリッジ22の上方(反Z矢印方向)に設けられている。レーザ光照射ヘッド24は、レーザ本体51と、光学素子としての回折光学素子レンズ52とを備えている。そして、このレーザ光照射ヘッド24は、液滴吐出ヘッド23を追従するように構成されており、たとえば、液滴吐出ヘッド23と一体形成されている。
レーザ本体51は、電磁波及び第1の電磁波としての所定の波長のレーザ光50を連続して出射する。このレーザ光50は、例えば、公知の半導体レーザであっても固体レーザであっても良く、本実施形態では、Nd:YAGレーザの第2高調波(波長λ=532nm)である。
図3に示すように、回折光学素子レンズ52は、レーザ本体51から出射されたレーザ光50を、焼成用電磁波及び第2の電磁波としての焼成用レーザ光60、及び、加熱用電磁波としての加熱用レーザ光61にするためのレンズである。焼成用レーザ光60は、膜パターン40A上の所定の局所的な照射領域S1を焼成するためのレーザ光であって、その照射領域S1中の溶媒32及び分散剤33の分解・蒸発をさせるとともに、各金属微粒子31同士を溶融させるのに十分なパワーを有したレーザ光である。従って、照射領域S1内の膜パターン40Aは、十分に加熱されるため、高温になる。
加熱用レーザ光61は、焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍の膜パターン40A上の領域を加熱するためのレーザ光である。本実施形態の加熱用レーザ光61は、第1及び第2の加熱用レーザ光61A,61Bとから構成され、第1の加熱用レーザ光61Aは、照射領域S1を介して図3中反X矢印方向側に、一方、第2の加熱用レーザ光61Bは
、照射領域S1を介して図3中X矢印方向側に、それぞれ向かって照射される。従って、第1及び第2の加熱用レーザ光61A,61Bは、照射領域S1を、膜パターン40Aの長手方向(図3中X矢印方向)に沿って挟み込むようにして照射領域S1の近傍の膜パターン40A上の領域S2,S3を加熱するようになっている。
、照射領域S1を介して図3中X矢印方向側に、それぞれ向かって照射される。従って、第1及び第2の加熱用レーザ光61A,61Bは、照射領域S1を、膜パターン40Aの長手方向(図3中X矢印方向)に沿って挟み込むようにして照射領域S1の近傍の膜パターン40A上の領域S2,S3を加熱するようになっている。
また、各加熱用レーザ光61A,61Bは、その各照射領域S2,S3の膜パターン40Aの長手方向に沿った長さが、焼成用レーザ光60の照射領域S1の膜パターン40Aの長手方向に沿った長さに比べて十分に長くなるように形成されている。
さらに、加熱用レーザ光61A,61Bは、膜パターン40Aに照射されると、膜パターン40Aの光熱変換特性によってその照射領域S2,S3を加熱するが、そのパワーは、焼成用レーザ光60の比べて小さくなるようになっている。これは、回折光学素子レンズ52を適宜設計することで実現される。従って、各照射領域S2,S3の温度は、焼成用レーザ光60によって加熱される温度に比べて低く、照射されると膜パターン40Aの部分を微小に熱膨張させる程度である。
従って、基板21が基板進行方向(図3中X矢印方向)に移動すると、先ず、第1の加熱用レーザ光61Aが、他の第2の加熱用レーザ光61B及び焼成用レーザ60に先行して照射される。続いて、焼成用レーザ光60が照射され、その後、第2の加熱用レーザ光61Bが照射される。
制御部25は、図示を省略したCPU、タイマクロック、膜パターンの形状及び位置を記憶したメモリ等を含んでいる。そして、制御部25は、キャリッジ22、液滴吐出ヘッド23及びレーザ光照射ヘッド24の各々に制御信号を出力して、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。
次に、膜パターン40Aの光熱変換特性について、図4〜図6に従って説明する。
図4は、液滴30(機能性液状材料)の吸収スペクトルであり、図5(A)は、溶媒32に起因する吸収スペクトル、図5(B)は、分散剤33に起因する吸収スペクトル、図5(C)は、微粒子(溶質)である金属微粒子31に起因する吸収スペクトルである。従って、液滴30(機能性液状材料)の吸収スペクトルは、溶媒32に起因する吸収スペクトルと、分散剤33に起因する吸収スペクトルと、金属微粒子31に起因する吸収スペクトルとを重ね合わせたものにほぼ等しくなる。そして、焼成用レーザ光60が照射されると、その光エネルギーが熱エネルギーに変換されその熱エネルギーによって焼成され、導電性を示す配線パターン40B(図1参照)となるが、この膜パターン40Aの焼成過程は、以下の3つの焼成過程(焼成初期、焼成中期及び焼成後期)に分けることができる。
図4は、液滴30(機能性液状材料)の吸収スペクトルであり、図5(A)は、溶媒32に起因する吸収スペクトル、図5(B)は、分散剤33に起因する吸収スペクトル、図5(C)は、微粒子(溶質)である金属微粒子31に起因する吸収スペクトルである。従って、液滴30(機能性液状材料)の吸収スペクトルは、溶媒32に起因する吸収スペクトルと、分散剤33に起因する吸収スペクトルと、金属微粒子31に起因する吸収スペクトルとを重ね合わせたものにほぼ等しくなる。そして、焼成用レーザ光60が照射されると、その光エネルギーが熱エネルギーに変換されその熱エネルギーによって焼成され、導電性を示す配線パターン40B(図1参照)となるが、この膜パターン40Aの焼成過程は、以下の3つの焼成過程(焼成初期、焼成中期及び焼成後期)に分けることができる。
図6は、焼成過程毎の膜パターン40Aの吸収スペクトルである。
焼成初期:この焼成初期では、膜パターン40A中の溶媒32及び分散剤33が分解・蒸発する。図6(A)に示すように、焼成初期では、金属微粒子31、溶媒32及び分散剤33に起因する吸収がそれぞれ起るので、前記レーザ光60,61が最も吸収されやすい過程である。
焼成初期:この焼成初期では、膜パターン40A中の溶媒32及び分散剤33が分解・蒸発する。図6(A)に示すように、焼成初期では、金属微粒子31、溶媒32及び分散剤33に起因する吸収がそれぞれ起るので、前記レーザ光60,61が最も吸収されやすい過程である。
焼成中期:この焼成中期では、機能性液状材料中の溶媒32及び分散剤33の分解・蒸発が促進されて溶媒32及び分散剤33の残留分が少なくなる。この結果、図6(B)に示すように、溶媒32に起因する吸収スペクトルは消失し、また分散剤33に起因する吸収スペクトルの強度も減少する。また、金属微粒子31同士が溶融(溶質が析出)し粒成長を始める。
焼成後期:この焼成後期では、金属微粒子31の粒成長がさらに促進して、配線パター
ン40Bに起因する特性が現れ始める。従って、微粒子起因の吸収スペクトルが消失し始める。その結果、図6(C)に示すような吸収スペクトルを示す。
ン40Bに起因する特性が現れ始める。従って、微粒子起因の吸収スペクトルが消失し始める。その結果、図6(C)に示すような吸収スペクトルを示す。
次に、前記のように構成されたレーザ成膜装置20の作用について図7及び図8に従って説明する。
まず、図7(A)に示すように、キャリッジ22を基板進行方向(図7(A)中X矢印方向)に搬送させながら、液滴吐出ヘッド23から液滴30を吐出して(図1参照)、同基板21に膜パターン40Aを形成する(パターニング工程)。また、レーザ光照射ヘッド24を駆動させてレーザ本体51からレーザ光50を連続して出射させる。
まず、図7(A)に示すように、キャリッジ22を基板進行方向(図7(A)中X矢印方向)に搬送させながら、液滴吐出ヘッド23から液滴30を吐出して(図1参照)、同基板21に膜パターン40Aを形成する(パターニング工程)。また、レーザ光照射ヘッド24を駆動させてレーザ本体51からレーザ光50を連続して出射させる。
すると、先ず、第1の加熱用レーザ光61Aが、焼成用レーザ光60に先行して膜パターン40Aに照射されて、図7(B)に示すように、その照射領域S2が膜パターン40A上に重なり始める(電磁波照射工程)。この結果、照射領域S2内の膜パターン40Aは加熱され始めるが、このときの照射領域S2内の膜パターン40Aは、第1の加熱用レーザ光61Aによる熱によって微小に熱膨張する。
その後、キャリッジ22が、図7(B)中X矢印方向に向かって徐々に移動しながら継続してレーザ本体51からレーザ光50を照射する。すると、第1の加熱用レーザ光61Aによって照射される膜パターン40Aの面積が徐々に増加するが、第1の加熱用レーザ光61Aの照射領域S2は、膜パターン40Aの長手方向に沿って長いので、膜パターン40Aは、広範囲に渡って加熱される。
その後、さらに、キャリッジ22が、図7(B)中X矢印方向に向かって徐々に移動しながら継続してレーザ本体51からレーザ光50を照射する。すると、図7(C)に示すように、焼成用レーザ光60が膜パターン40Aに照射され、その照射領域S1内の膜パターン40Aが焼成され始める。焼成用レーザ光60はパワーが大きいため、その照射領域S1内の膜パターン40Aは、高温に加熱される。そして、照射領域S1内の膜パターン40Aは、その熱によってさらに熱膨張する。このとき、照射領域S1近傍の照射領域S2内の膜パターン40Aは、先に第1の加熱用レーザ光61Aによって予め加熱されているので、照射領域S1内の膜パターン40Aとの温度勾配は小さくなる。そして、照射領域S1近傍の照射領域S2内の膜パターン40Aは、既に微小に熱膨張しているので、照射領域S1内の膜パターン40Aが局所的に大きく膨張するのではなく、照射領域S2の膜パターン40Aから照射領域S1の膜パターン40Aに渡って緩慢に膨張することとなる。従って、照射領域S1内の膜パターン40Aの熱膨張の度合いと、その近傍の照射領域S2内の膜パターン40Aの熱膨張の度合いとの差が小さくなるので、各照射領域S1,S2内の膜パターン40Aの熱膨張の度合いとの差に起因する応力は小さくなる。この結果、膜パターン40Aは、局所的に焼成用レーザ光60が照射されてその照射領域S1で破損することはない。
そして、照射領域S1内の膜パターン40Aは、熱膨張された後に、焼成初期→焼成中期→焼成後期を経る。この結果、膜パターン40A中の溶媒32及び分散剤33が分解・蒸発し、各金属微粒子31同士が溶融して高い導電性を示す配線パターン40Bとなる。
その後、さらに、キャリッジ22が、図7(C)中X矢印方向に向かって徐々に移動することで、図8(A)に示すように、第2の加熱用レーザ光61Bが、先に焼成用レーザ光60によって焼成された膜パターン40A(配線パターン40B)上に照射され始める。従って、焼成用レーザ光60が照射された後の膜パターン40A(配線パターン40B)は、急激にその温度が室温に至るまで下がるのではなく、一端、第2の加熱用レーザ光61Bによって加熱される温度まで下がった後に、徐々に室温に至るまで冷却される。つまり、その焼成が終了した近傍の膜パターン40A(配線パターン40B)と、その周囲
との温度勾配は小さくなる。この結果、焼成が終了した膜パターン40A(配線パターン40B)に加わる熱による応力は小さくなるので、膜パターン40Aが破損しない。
との温度勾配は小さくなる。この結果、焼成が終了した膜パターン40A(配線パターン40B)に加わる熱による応力は小さくなるので、膜パターン40Aが破損しない。
その後、キャリッジ22が、図8(B)中X矢印方向に向かって徐々に移動しながらレーザ本体51からレーザ光50を継続して照射する。この結果、膜パターン40A全体の焼成が行われる。この結果、破損が無い配線パターン40Bが形成される。尚、図8(A),(B)において、その焼成が終了した領域を網掛けで示している。
前記したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)本実施形態によれば、膜パターン40Aを焼成する焼成用レーザ光60が照射されるのに先行して焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍に、焼成用レーザ光60に比べて低い温度で加熱する第1の加熱用レーザ光61Aを照射するようにした。従って、照射領域S2の膜パターン40Aから照射領域S1の膜パターン40Aに渡って緩慢に膨張するので、照射領域S1内の膜パターン40Aの熱膨張の度合いと、その近傍の照射領域S2内の膜パターン40Aの熱膨張の度合いとの差に起因する応力を小さくすることができる。この結果、膜パターン40Aは破損しない。
(2)また、本実施形態によれば、膜パターン40Aを焼成する焼成用レーザ光60が照射された後に、第2の加熱用レーザ光61Bを照射して急激に室温に至るまで冷却しないようにした。従って、焼成が終了した膜パターン40A(配線パターン40B)に加わる熱による応力は小さくなるので、膜パターン40Aは破損しない。
(3)従って、本実施形態によれば、配線パターン40Bを備えた各種デバイスの歩留まりを向上させることができる。
(4)また、本実施形態によれば、焼成時において、その熱膨張による膜パターン40Aが破損するのを回避することができるので、使用する膜パターン40Aを構成する機能性材料の選択が広がる。
(5)本実施形態によれば、レーザ光照射ヘッド24を、レーザ本体51と回折光学素子レンズ52とで構成した。そして、レーザ本体51から出射したレーザ光50を、焼成用レーザ光60と加熱用レーザ光61に形成した。従って、レーザ本体51を、焼成用レーザ光60及び加熱用レーザ光61毎に用意する必要はないので、レーザ光照射ヘッド24をコンパクトにすることができる。
(6)しかも、本実施形態によれば、焼成用レーザ光60と加熱用レーザ光61もレーザ光であるので、微細な形状をした均一な配線パターン40Bを形成することができる。
(7)また、本実施形態によれば、インクジェット法を使用して所望の膜パターン40Aを形成するようにしたので、微細な膜パターン40Aを形成することができる。
(第2実施形態)
第2実施形態に係るレーザ成膜方法及びレーザ成膜装置を、図9〜図11に従って説明する。
(1)本実施形態によれば、膜パターン40Aを焼成する焼成用レーザ光60が照射されるのに先行して焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍に、焼成用レーザ光60に比べて低い温度で加熱する第1の加熱用レーザ光61Aを照射するようにした。従って、照射領域S2の膜パターン40Aから照射領域S1の膜パターン40Aに渡って緩慢に膨張するので、照射領域S1内の膜パターン40Aの熱膨張の度合いと、その近傍の照射領域S2内の膜パターン40Aの熱膨張の度合いとの差に起因する応力を小さくすることができる。この結果、膜パターン40Aは破損しない。
(2)また、本実施形態によれば、膜パターン40Aを焼成する焼成用レーザ光60が照射された後に、第2の加熱用レーザ光61Bを照射して急激に室温に至るまで冷却しないようにした。従って、焼成が終了した膜パターン40A(配線パターン40B)に加わる熱による応力は小さくなるので、膜パターン40Aは破損しない。
(3)従って、本実施形態によれば、配線パターン40Bを備えた各種デバイスの歩留まりを向上させることができる。
(4)また、本実施形態によれば、焼成時において、その熱膨張による膜パターン40Aが破損するのを回避することができるので、使用する膜パターン40Aを構成する機能性材料の選択が広がる。
(5)本実施形態によれば、レーザ光照射ヘッド24を、レーザ本体51と回折光学素子レンズ52とで構成した。そして、レーザ本体51から出射したレーザ光50を、焼成用レーザ光60と加熱用レーザ光61に形成した。従って、レーザ本体51を、焼成用レーザ光60及び加熱用レーザ光61毎に用意する必要はないので、レーザ光照射ヘッド24をコンパクトにすることができる。
(6)しかも、本実施形態によれば、焼成用レーザ光60と加熱用レーザ光61もレーザ光であるので、微細な形状をした均一な配線パターン40Bを形成することができる。
(7)また、本実施形態によれば、インクジェット法を使用して所望の膜パターン40Aを形成するようにしたので、微細な膜パターン40Aを形成することができる。
(第2実施形態)
第2実施形態に係るレーザ成膜方法及びレーザ成膜装置を、図9〜図11に従って説明する。
この第2実施形態に係るレーザ成膜装置20は、加熱用レーザ光61の形状が、上記第1実施形態と異なっていること以外は、上記第1実施形態と同じである。従って、加熱用レーザ光及び該加熱用レーザ光を出射するレーザ光照射ヘッド24の回折光学素子以外の部材についてはその詳細な説明を省略する。
図9は、本実施形態に係る焼成用レーザ光を説明するための図である。
図9に示すように、本実施形態の回折光学素子52Sは、レーザ本体51(図1参照)から出射したレーザ光50を、上記した焼成用レーザ光60、第1及び第2の加熱用レーザ光61A,61Bに加えて、さらに、焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍の基板21を照射する第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dにする。
図9に示すように、本実施形態の回折光学素子52Sは、レーザ本体51(図1参照)から出射したレーザ光50を、上記した焼成用レーザ光60、第1及び第2の加熱用レーザ光61A,61Bに加えて、さらに、焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍の基板21を照射する第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dにする。
詳しくは、第3の加熱用レーザ光61Cは、膜パターン40Aの図9中Y矢印方向側で
あって照射領域S1の近傍に向かって照射される。第4の加熱用レーザ光61Dは、膜パターン40Aの図9中反Y矢印方向側であって照射領域S1の近傍に向かって照射される。また、各第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dは、照射領域S1から照射領域S2側(つまり、膜パターン40Aの長手方向に沿って図9中反X矢印方向側)に伸びた略長方形状のレーザ光である。さらに、各第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dは、基板21を熱膨張させる程度のパワーのレーザ光である。
あって照射領域S1の近傍に向かって照射される。第4の加熱用レーザ光61Dは、膜パターン40Aの図9中反Y矢印方向側であって照射領域S1の近傍に向かって照射される。また、各第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dは、照射領域S1から照射領域S2側(つまり、膜パターン40Aの長手方向に沿って図9中反X矢印方向側)に伸びた略長方形状のレーザ光である。さらに、各第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dは、基板21を熱膨張させる程度のパワーのレーザ光である。
次に、第2実施形態に係るレーザ成膜装置20の作用について図10及び図11に従って説明する。
まず、上記第1実施形態と同様に、図10(A)に示すように、キャリッジ22を基板進行方向(図10(A)中X矢印方向)に搬送させながら、液滴吐出ヘッド23から液滴30を吐出して(図1参照)、同基板21に膜パターン40Aを形成する(パターニング工程)。また、レーザ光照射ヘッド24を駆動させてレーザ本体51からレーザ光50を連続して出射させる。
まず、上記第1実施形態と同様に、図10(A)に示すように、キャリッジ22を基板進行方向(図10(A)中X矢印方向)に搬送させながら、液滴吐出ヘッド23から液滴30を吐出して(図1参照)、同基板21に膜パターン40Aを形成する(パターニング工程)。また、レーザ光照射ヘッド24を駆動させてレーザ本体51からレーザ光50を連続して出射させる。
すると、先ず、第1の加熱用レーザ光61Aが、焼成用レーザ光60に先行して膜パターン40Aに照射されて、図10(B)に示すように、その照射領域S2が膜パターン40A上に重なり始める(電磁波照射工程)。
この結果、照射領域S2内の膜パターン40Aは加熱され始めるが、このときの照射領域S2内の膜パターン40Aは、その熱によって微小に熱膨張する。また、第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dが焼成用レーザ光60に先行して膜パターン40A近傍の図10(B)中Y矢印方向側及び反Y矢印方向側の基板21に照射される。すると、照射領域S4,S5内の基板21が、第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dによる熱によって熱膨張する。この照射領域S4,S5は、それぞれ焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍に至るまで膜パターン40Aの長手方向に沿って長い形状を成しているので、焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍に至るまで、基板21は加熱され熱膨張する。
その後、キャリッジ22が、図10(B)中X矢印方向に向かって徐々に移動しながら継続してレーザ本体51からレーザ光50を照射する。
すると、図10(C)に示すように、焼成用レーザ光60が膜パターン40Aに照射され、その照射領域S1内の膜パターン40Aが焼成され始める。焼成用レーザ光60はパワーが大きいため、上記第1実施形態と同様に、その照射領域S1内の膜パターン40Aが高温に加熱され熱膨張する。
すると、図10(C)に示すように、焼成用レーザ光60が膜パターン40Aに照射され、その照射領域S1内の膜パターン40Aが焼成され始める。焼成用レーザ光60はパワーが大きいため、上記第1実施形態と同様に、その照射領域S1内の膜パターン40Aが高温に加熱され熱膨張する。
このとき、焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍に至るまで、基板21は加熱されているので、照射領域S1近傍の基板21と、照射領域S1内の膜パターン40Aとの温度勾配は小さくなる。そして、照射領域S1近傍の基板21は、微小に熱膨張しているので、照射領域S1内の膜パターン40Aの熱膨張の度合いと照射領域S1近傍の基板21の熱膨張の度合いとの差は小さい。従って、照射領域S1内の膜パターン40Aの熱膨張の度合いと照射領域S1近傍の基板21の熱膨張の度合いとの差に起因する応力は小さくなるので、照射領域S1中の膜パターン40Aが基板21から剥離しない。
また、照射領域S1近傍の照射領域S2内の膜パターン40Aは、上記第1実施形態と同様に、先に第1の加熱用レーザ光61Aによって予め加熱されているので、照射領域S1内の膜パターン40Aとの温度勾配は小さくなる。そして、照射領域S1近傍の照射領域S2内の膜パターン40Aは、微小に熱膨張しているので、照射領域S1内の膜パターン40Aが局所的に大きく膨張するのではなく、照射領域S2の膜パターン40Aから照射領域S1の膜パターン40Aに渡って緩慢に膨張する。この結果、膜パターン40Aは
、局所的に焼成用レーザ光60が照射されてその照射領域S1で破損することはない。
、局所的に焼成用レーザ光60が照射されてその照射領域S1で破損することはない。
そして、照射領域S1内の膜パターン40Aは、熱膨張された後に、焼成初期→焼成中期→焼成後期を経る。この結果、膜パターン40A中の溶媒32及び分散剤33が分解・蒸発し、各金属微粒子31同士が溶融して高い導電性を示す配線パターン40Bとなる。
その後、さらに、キャリッジ22が、図10(C)中X矢印方向に向かって徐々に移動することで、図11(A)に示すように、第2の加熱用レーザ光61Bが、先に焼成用レーザ光60によって焼成された膜パターン40A(配線パターン40B)上に照射され始める。従って、上記第1実施形態と同様に、焼成が終了した膜パターン40A(配線パターン40B)は、その焼成による高温状態から急激に室温になるのではなく、徐々に冷却される。この結果、焼成が終了した膜パターン40A(配線パターン40B)に加わる熱による応力は小さくなるので、膜パターン40Aが破損しない。
その後、キャリッジ22が、図11(B)中X矢印方向に向かって徐々に移動しながらレーザ本体51からレーザ光50を継続して照射する。この結果、膜パターン40A全体の焼成が行われる。
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)本実施形態によれば、膜パターン40Aを焼成する焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍の基板21に、基板21を加熱する第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dを照射するようにした。従って、基板21の熱膨張率が小さい場合であっても、基板21を膜パターン40Aとともに熱膨張させることができるので、膜パターン40Aが基板21から剥離することはない。この結果、基板21に密着して付着した、破損が無い配線パターン40Bを形成することができる。
(第3実施形態)
第3実施形態に係るレーザ成膜方法及びレーザ成膜装置を、図12〜図14に従って説明する。
(1)本実施形態によれば、膜パターン40Aを焼成する焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍の基板21に、基板21を加熱する第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dを照射するようにした。従って、基板21の熱膨張率が小さい場合であっても、基板21を膜パターン40Aとともに熱膨張させることができるので、膜パターン40Aが基板21から剥離することはない。この結果、基板21に密着して付着した、破損が無い配線パターン40Bを形成することができる。
(第3実施形態)
第3実施形態に係るレーザ成膜方法及びレーザ成膜装置を、図12〜図14に従って説明する。
図12に示すように、第3実施形態に係るレーザ成膜装置20は、基板21上に、膜パターン40A以外に、その膜パターン40Aの近傍の基板21上に、その長手方向(図12中X矢印方向)に沿ってダミーパターン40Sが形成されている。詳しくは、ダミーパターン40Sは、上記第2実施形態の第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dが照射される照射領域S4,S5(図9参照)に一致するように、膜パターン40Aの近傍の基板21上に形成される。このダミーパターン40Sは、本実施形態においては、膜パターン40Aと同様に、液滴30によって形成されている。そして、ダミーパターン40Sは、膜パターン40Aを形成する際に同時に形成されるようになっている。
次に、第3実施形態に係るレーザ成膜装置20の作用について図13及び図14に従って説明する。
まず、上記第1実施形態と同様に、図13(A)に示すように、キャリッジ22を基板進行方向(図13(A)中X矢印方向)に搬送させながら、液滴吐出ヘッド23から液滴30を吐出して(図1参照)、同基板21に膜パターン40Aを形成する(パターニング工程)。また、レーザ光照射ヘッド24を駆動させてレーザ本体51からレーザ光50を連続して出射させる。
まず、上記第1実施形態と同様に、図13(A)に示すように、キャリッジ22を基板進行方向(図13(A)中X矢印方向)に搬送させながら、液滴吐出ヘッド23から液滴30を吐出して(図1参照)、同基板21に膜パターン40Aを形成する(パターニング工程)。また、レーザ光照射ヘッド24を駆動させてレーザ本体51からレーザ光50を連続して出射させる。
すると、先ず、第1の加熱用レーザ光61Aが、焼成用レーザ光60に先行して膜パターン40Aに照射されて、図13(B)に示すように、その照射領域S2が膜パターン40A上に重なり始める(電磁波照射工程)。この結果、照射領域S2内の膜パターン40Aは加熱され始めるが、このときの照射領域S2内の膜パターン40Aは、その熱によっ
て微小に熱膨張する。
て微小に熱膨張する。
その後、キャリッジ22が、図13(B)中X矢印方向に向かって徐々に移動しながら継続してレーザ本体51からレーザ光50を照射する。
すると、図13(C)に示すように、第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dが焼成用レーザ光60に先行してダミーパターン40Sに照射される。ダミーパターン40Sは、第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dによって加熱される。そして、その熱が基板21に伝わる。この結果、ダミーパターン40S周辺の基板21が熱膨張する。そして、この第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dの照射領域S4,S5は、それぞれ焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍に至るまで膜パターン40Aの長手方向に沿って長い形状を成しているので、焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍に至るまでの基板21が加熱され熱膨張する。
すると、図13(C)に示すように、第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dが焼成用レーザ光60に先行してダミーパターン40Sに照射される。ダミーパターン40Sは、第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dによって加熱される。そして、その熱が基板21に伝わる。この結果、ダミーパターン40S周辺の基板21が熱膨張する。そして、この第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dの照射領域S4,S5は、それぞれ焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍に至るまで膜パターン40Aの長手方向に沿って長い形状を成しているので、焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍に至るまでの基板21が加熱され熱膨張する。
また、焼成用レーザ光60が膜パターン40Aに照射され、その照射領域S1内の膜パターン40Aが焼成され始める。その結果、上記第1実施形態と同様に、照射領域S1内の膜パターン40Aが熱膨張する。
このとき、焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍の基板21は加熱されているので、照射領域S1近傍の基板21と、照射領域S1内の膜パターン40Aとの温度勾配は小さくなる。そして、照射領域S1近傍の基板21は、熱膨張しているので、照射領域S1内の膜パターン40Aの熱膨張の度合いと照射領域S1近傍の基板21の熱膨張の度合いとの差は第2実施形態に比べてさらに小さくなる。この結果、照射領域S1内の膜パターン40Aの熱膨張の度合いと照射領域S1近傍の基板21の熱膨張の度合いとの差に起因する応力は小さくなるので、照射領域S1中の膜パターン40Aが基板21から剥離しない。
また、照射領域S1近傍の照射領域S2内の膜パターン40Aは、上記第1実施形態と同様に、先に第1の加熱用レーザ光61Aによって予め加熱されているので、照射領域S1内の膜パターン40Aとの温度勾配は小さくなる。そして、照射領域S1近傍の照射領域S2内の膜パターン40Aは、微小に熱膨張しているので、照射領域S1内の膜パターン40Aが局所的に大きく膨張するのではなく、照射領域S2の膜パターン40Aから照射領域S1の膜パターン40Aに渡って緩慢に膨張する。この結果、膜パターン40Aは、局所的に焼成用レーザ光60が照射されてその照射領域S1で破損することはない。
そして、照射領域S1内の膜パターン40Aは、熱膨張された後に、焼成初期→焼成中期→焼成後期を経る。この結果、膜パターン40A中の溶媒32及び分散剤33が分解・蒸発し、各金属微粒子31同士が溶融して高い導電性を示す配線パターン40Bとなる。
その後、さらに、キャリッジ22が、図13(C)中X矢印方向に向かって徐々に移動することで、図14(A)に示すように、第2の加熱用レーザ光61Bが、先に焼成用レーザ光60によって焼成された膜パターン40A(配線パターン40B)上に照射され始める。従って、上記第1実施形態と同様に、焼成用レーザ光60が照射された後の膜パターン40A(配線パターン40B)は、急激にその温度が室温に至るまで下がるのではなく、一端、第2の加熱用レーザ光61Bによって加熱される温度まで下がった後に、徐々に室温に至るまで冷却される。この結果、焼成が終了した膜パターン40A(配線パターン40B)に加わる応力は小さくなるので、膜パターン40Aは破損しない。尚、図14(A),(B)において、その焼成が終了した領域を網掛けで示している。
その後、キャリッジ22が、図14(B)中X矢印方向に向かって徐々に移動しながらレーザ本体51からレーザ光50を継続して照射する。この結果、膜パターン40A全体
の焼成が行われる。
の焼成が行われる。
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)本実施形態によれば、膜パターン40Aを焼成する焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍の基板21に、基板21を加熱する第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dを照射するようにした。また、第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dが照射される基板21上にダミーパターン40Sを設けた。従って、基板21が、たとえば、熱吸収率が低い基板であっても、基板21の焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍が加熱されるので、膜パターン40Aが基板21から剥離することはない。この結果、基板21に密着して付着した、破損が無い配線パターン40Bを形成することができる。
(1)本実施形態によれば、膜パターン40Aを焼成する焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍の基板21に、基板21を加熱する第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dを照射するようにした。また、第3及び第4の加熱用レーザ光61C,61Dが照射される基板21上にダミーパターン40Sを設けた。従って、基板21が、たとえば、熱吸収率が低い基板であっても、基板21の焼成用レーザ光60の照射領域S1の近傍が加熱されるので、膜パターン40Aが基板21から剥離することはない。この結果、基板21に密着して付着した、破損が無い配線パターン40Bを形成することができる。
(2)本実施形態によれば、ダミーパターン40Sは、膜パターン40Aと同じ液滴30によって形成したので、同じ液滴吐出ヘッド23を使用して膜パターン40Aとダミーパターン40Sとを形成することができる。この結果、膜パターン40Aとダミーパターン40Sとを同時に形成することができることにより、短時間で配線パターン40Bを形成することができる。
(第4実施形態)
次に、上記第1〜第3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、プラズマディスプレイを図15に基づいて説明する。
(第4実施形態)
次に、上記第1〜第3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、プラズマディスプレイを図15に基づいて説明する。
図12に示すプラズマディスプレイ70は、表示ユニット71と、スピーカー72と、複数の操作ボタン73とを備えている。この表示ユニット71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。
従って、このプラズマディスプレイ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、配線パターンを破損がなく確実に形成することができるので、歩留まりを向上させることのできるプラズマディスプレイ70を製造することができる。
尚、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を使用して、機能膜パターンとして配線パターン40Bを形成したが、レーザ成膜装置20を使用して、他のパターンを形成するようにしていもよい。たとえば、絶縁膜パターンを形成ようにしてもよい。この場合、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
・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とを備えたレーザ成膜装置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を備えたレーザ成膜装置20について説明した。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。
・上記第1実施形態では、レーザ成膜装置20を使用して、機能膜パターンとして配線パターン40Bを形成したが、レーザ成膜装置20を使用して、他のパターンを形成するようにしていもよい。たとえば、絶縁膜パターンを形成ようにしてもよい。この場合、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
・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とを備えたレーザ成膜装置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を備えたレーザ成膜装置20について説明した。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
レーザ光照射ヘッド24を用いているが、膜パターン40A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使用してもよい。
レーザ光照射ヘッド24を用いているが、膜パターン40A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使用してもよい。
・上記第1実施形態では、レーザ本体51としてNd:YAGレーザ(第2高調波、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(第2高調波、波長:532nm)以外のレーザ光を用いる構成に広く適用可能である。
・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素子の有機エレクトロルミネッセンス層、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。
20…機能性膜パターン形成装置としてのレーザ成膜装置、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、30…機能性液状材料としての液滴、40A…膜パターン、40S…ダミーパターン、
51…電磁波出射本体としてのレーザ本体、52…光学素子としての回折光学素子、55,55S…電磁波としての焼成用レーザ光、70…電子機器としてのプラズマディスプレイ。
51…電磁波出射本体としてのレーザ本体、52…光学素子としての回折光学素子、55,55S…電磁波としての焼成用レーザ光、70…電子機器としてのプラズマディスプレイ。
Claims (17)
- 基板上に機能性液状材料を付着させて所定の形状の膜パターンを形成するパターニング手段と、
前記膜パターンを焼成するための焼成用電磁波と、前記焼成用電磁波の照射領域の近傍に照射されその焼成用電磁波の照射領域の近傍を加熱するための加熱用電磁波と、を照射する電磁波照射手段と
を備えていることを特徴とする機能性膜パターン形成装置。 - 請求項1に記載の機能性膜パターン形成装置において、
前記加熱用電磁波は、前記焼成用電磁波に比べてパワーが小さいことを特徴とする機能性膜パターン形成装置。 - 請求項1または2に記載の機能性膜パターン形成装置において、
前記加熱用電磁波は、前記焼成用電磁波の照射領域の近傍にある前記膜パターン上に照射されることを特徴とする機能性膜パターン形成装置。 - 請求項1または2に記載の機能性膜パターン形成装置において、
前記加熱用電磁波は、前記焼成用電磁波の照射領域の近傍にある前記基板上に照射されることを特徴とする機能性膜パターン形成装置。 - 請求項4に記載の機能性膜パターン形成装置において、
前記基板は、前記膜パターンの近傍にダミーパターンを備えており、
前記加熱用電磁波は、前記ダミーパターン上に照射されることを特徴とする機能性膜パターン形成装置。 - 請求項5に記載の機能性膜パターン形成装置において、
前記ダミーパターンは、前記膜パターンを構成する前記機能性液状材料で構成されていることを特徴とする機能性膜パターン形成装置。 - 請求項1乃至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、
前記電磁波照射手段は、
所定の波長を有する第1の電磁波を出射する電磁波出射本体と、
前記電磁波出射本体から出射された前記第1の電磁波を、前記焼成用電磁波と前記加熱用電磁波とから成る第2の電磁波に形成にする光学素子と
を含むことを特徴とする機能性膜パターン形成装置。 - 請求項7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。 - 請求項1乃至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おいて、
前記電磁波照射手段から出射される前記焼成用電磁波及び前記加熱用電磁波のうち少なくともいずれか一方は、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。 - 請求項1乃至9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、液体プロセス法により前記膜パターンを形成す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。 - 基板上に機能性液状材料を付着させて所定の形状の膜パターンを形成するパターニング工程と、
前記膜パターンを焼成する焼成用電磁波を前記膜パターン上の所定の領域に照射するとともに、前記焼成用電磁波が照射される前記所定の領域の近傍を加熱する加熱用電磁波を照射する電磁波照射工程と
を含むことを特徴とする機能性膜パターンの形成方法。 - 請求項11に記載の機能性膜パターンの形成方法において、
前記電磁波照射工程は、前記焼成用電磁波が照射される前記所定の領域の近傍に、前記焼成用電磁波に先行して前記加熱用電磁波を照射するようにしたことを特徴とする機能性膜パターンの形成方法。 - 請求項11または12に記載の機能性膜パターンの形成方法において、
前記電磁波照射工程は、前記加熱用電磁波を、前記焼成用電磁波が照射される前記所定の領域の近傍にある前記膜パターン上に照射することを特徴とする機能性膜パターンの形成方法。 - 請求項11または12に記載の機能性膜パターンの形成方法において、
前記電磁波照射工程は、前記加熱用電磁波を、前記焼成用電磁波が照射される前記所定の領域の近傍にある前記基板上に照射することを特徴とする機能性膜パターンの形成方法。 - 請求項14に記載の機能性膜パターンの形成方法において、
前記パターニング工程は、さらに、前記膜パターンの近傍の前記基板上にダミーパターンを形成し、
前記電磁波照射工程は、前記加熱用電磁波を前記ダミーパターンに照射するようにしたことを特徴とする機能性膜パターンの形成方法。 - 請求項11乃至15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、
前記パターニング工程は、液体プロセス法により前記膜パターンを形成するようにしたことを特徴とする機能性膜パターンの形成方法。 - 請求項1乃至10のいずれか一つ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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