JP2008194617A - パターン形成方法、パターン形成装置及び液状体乾燥装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属インクFに対して吸収率が高い波長の第1照射光Le1を出射する第1半導体レーザLD1と、金属インクFに対して吸収率が低い波長の第2照射光Le2を出射する第2半導体レーザLD2をキャリッジ20に備えた。第2照射光Le2によって、液状膜FLを第1照射光Le1の照射方向と反対方向への移動を付与して配置位置制御しながら、第1照射光Le1が入射する液状膜FLの部分(照射位置P1)を平坦化する。液状膜FLは、第1照射光Le1によって乾燥されると、乾燥不足もなく高精細、高精密な層パターンFPが形成される。
【選択図】図6
Description
ン形成装置及び液状体乾燥装置を提供することにある。
本発明のパターン形成方法は、基体に配置されたパターン形成材料を含む液状体を乾燥させ、前記基体にパターン形成材料からなるパターンを形成するパターン形成方法であって、前記液状体に照射して該液状体を乾燥させる第1レーザ光と、前記液状体に照射して該液状体を配置位置制御する第2レーザ光とで前記液状体を乾燥させる。
このパターン形成方法によれば、液状体は、第2レーザ光によって所定の配置位置に移動しながら、第1レーザ光によって乾燥されることから、基板に配置された液状体は所望のパターンになりながら乾燥する。
このパターン形成方法によれば、液状体は、第2レーザ光によってその配置位置を保持して、第1レーザ光によって乾燥されることから、液状体をむら無く確実に乾燥でき、基板にパターン形成材料からなる所望の平坦なパターンを形成することができる。
このパターン形成装置によれば、記第1照射手段と前記第2照射手段は、前記液滴吐出ヘッドを挟んで配設したことにより、簡単な構造で、第1レーザ光と第2レーザ光を、液状体に対して相対向する方向から照射することができる。
ンクであり、前記基体は、低温焼成セラミック基板であってもよい。
このパターン形成装置によれば、第1照射手段及び第2照射手段の照射する第1レーザ光及び第2レーザ光が、低温焼成セラミック基板上に配置された金属インクを照射する。よって、金属インクの乾燥効率を向上させることができ、金属インクからなるパターンの形成不良を低減させることができる。
図1において、回路モジュール1には、板状に形成されたLTCC多層基板2と、その
LTCC多層基板2の上側に、ワイヤーボンディング接続あるいはフリップチップ接続された複数の半導体チップ3とが備えられている。
図2において、まず、絶縁層4を切出し可能にする基体としてのグリーンシート4Sにパンチ加工やレーザ加工を施し、ビアホール7Hを打抜き形成する。次いで、グリーンシート4Sに金属ペーストを用いたスクリーン印刷を複数回施し、ビアホール7Hの中に金属ペーストを充填し、金属ペーストからなるビアパターン7Fを形成する。次いで、金属ナノ微粒子を水系溶媒に分散させたパターン形成材料としての金属インクF(本実施形態では、水系銀インク)を用いて、グリーンシート4Sの上面(以下単に、パターン形成面4Saという。)にインクジェット印刷を施す。
図3において、液滴吐出装置10は、直方体形状に形成された基台11を備えている。基台11の上面には、その長手方向(Y矢印方向)に沿って延びる一対の案内溝12が形成されている。案内溝12の上方には、案内溝12に沿ってY矢印方向及び反Y矢印方向に移動するステージ13が備えられている。ステージ13の上面には、載置部14が形成され、上記パターン形成面4Saを上側にしたグリーンシート4Sを載置する。載置部14は、載置された状態のグリーンシート4Sをステージ13に対して位置決め固定し、グリーンシート4SをY矢印方向及び反Y矢印方向に搬送する。尚、本実施形態では、図3において、Y矢印方向を走査方向と定義する。また、グリーンシート4Sの走査方向に沿う搬送速度を、走査速度Vyと定義する。
金属インクFに使用する金属微粒子としては、例えば、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、パラジウム(Pd)、マンガン(Mn)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、及びニッケル(Ni)などの材料の他、これらの酸化物、並びに超電導体の微粒子などが用いられる。金属微粒子の粒径は1nm以上0.1μm以下であることが好ましい。0.1μmより大きいと吐出ヘッド21の吐出ノズルNに目詰まりが生じるおそれがある。また、1nmより小さいと金属微粒子に対する分散剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となる。
リコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサンなどのエーテル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、乳酸エチルなどの極性化合物を例示できる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。
が備えられている。ノズルプレート22は、X矢印方向に延びる板状に形成され、その下面(図4の上面)には、ノズル形成面22aが形成されている。ノズル形成面22aは、グリーンシート4Sのパターン形成面4Saと略平行に形成され、グリーンシート4Sが吐出ヘッド21の直下に位置するときに、ノズル形成面22aとパターン形成面4Saとの間の距離(プラテンギャップ)を所定の距離(本実施形態では、300μm)に保持する。そのノズル形成面22aには、ノズル形成面22aの法線方向に貫通形成された複数のノズルNがX矢印方向に沿って配列されている。
図6において、キャリッジ20の底面20aであって、吐出ヘッド21の走査方向(Y矢印方向)には、キャリッジ20の内部にまでを貫通する第1出射孔H1が形成されている。第1出射孔H1は、そのX矢印方向の幅が吐出ヘッド21のX矢印方向の幅と略同じサイズで形成されている。その第1出射孔H1の上側には、第1レーザ出力手段としての第1半導体レーザLD1が配設されている。
た平面ミラーであって、反射面27maのX矢印方向の幅が吐出ヘッド21のX矢印方向の幅と同じサイズで形成されている。第1反射ミラー27aは、第1半導体レーザLD1がレーザ光を出射するときに、第1シリンドリカルレンズ25aからの第1照射光Le1を
パターン形成面4Saの略接線方向(略反走査方向)に沿って反射する。第1反射ミラー
27aは、反射する第1照射光Le1が全ての照射位置P1に収束するように照射する。
の幅と同じサイズで形成されている。第2反射ミラー27bは、第2半導体レーザLD2がレーザ光を出射するときに、第2シリンドリカルレンズ25bからの第2照射光Le2をパターン形成面4Saの略接線方向(略反走査方向)に沿って反射する。第2反射ミラー27bは、反射する第2照射光Le2が全ての照射位置P1に収束するように照射する。
図8において、制御手段としての制御装置40は、CPU、ROM、RAMなどを有し、格納された各種データ及び各種制御プログラムに従って、ステージ13及びキャリッジ20を移動させるとともに、第1半導体レーザLD1、第2半導体レーザLD2及び各圧電素子PZを駆動制御する。
ときに描画開始信号S1を出力し、描画動作を終了するときに描画終了信号S2を出力する。第1半導体レーザ駆動回路44は、制御装置40からの描画開始信号S1を入力して
第1半導体レーザLD1にレーザ光を出射させ、制御装置40からの描画終了信号S2を
入力して第1半導体レーザLD1にレーザ光の出射を停止させる。すなわち、制御装置4
0は、第1半導体レーザ駆動回路44を介して、描画動作の間に第1半導体レーザLD1を駆動制御し、レーザ光の照射動作を行う。
まず、図3に示すように、パターン形成面4Saが上側になるようにグリーンシート4Sをステージ13に載置する。このとき、ステージ13は、グリーンシート4Sをキャリッジ20の反走査方向に配置する。
また、グリーンシート4Sの走査を開始すると、目標位置が対応する着弾位置Pに位置するたびに、制御装置40が、吐出タイミング信号LPを吐出ヘッド駆動回路45に出力
する。そして、吐出タイミング信号LPを出力するたびに、制御装置40は、吐出ヘッド駆動回路46を介して、吐出制御信号SIに基づいて液滴Fbを吐出するためのノズルNを選択し、選択したノズルNに対応する着弾位置P、すなわち目標位置に向けて液滴Fbを吐出する。吐出された各液滴Fbは、それぞれパターン形成面4Sa上の対応する目標位置に着弾する。各目標位置に着弾する液滴Fbは、それぞれ走査方向に照射待機距離WFだけ走査されると、照射位置P1の近傍で先行する液滴Fbと接合し、走査方向に延びる液状膜FLを形成する。
ーザLD1,LD2からそれぞれレーザ光を出射する。
(1)上記実施形態によれば、液状膜FLを乾燥させるための金属インクFに対して吸収率が高い波長のレーザ光(第1照射光Le1)を出射する第1半導体レーザLD1と、液状膜FLを移動させることができる金属インクFに対して吸収率が低い波長のレーザ光(第2照射光Le2)を出射する第2半導体レーザLD2を備えた。
第1照射光Le1及び第2照射光Le2のパワー又は出射タイミングだけで簡単に制御できる。
○上記実施形態では、液滴Fbを吐出して順次新たな場所に液状膜FLを形成しながら、第1照射光Le1及び第2照射光Le2を照射し液状膜FLを乾燥した。これに代えて、ステージ13とキャリッジ20を相対移動させて、まず、吐出ヘッド21にてグリーンシート4Sのパターン形成面4Saに、所定のパターンの液状膜FLを形成する。そして、次に、再び、ステージ13とキャリッジ20を相対移動させて、先のグリーンシート4Sに形成した所定のパターンの液状膜FLに対して、第1照射光Le1及び第2照射光Le2を照射し該液状膜FLを乾燥させるようにしてもよい。
○上記実施形態では、複数のノズルNを、X矢印方向に沿って一列だけ配列する構成にした。これに限らず、例えば、複数のノズルNを、X矢印方向に沿って二列だけ配列する構成にしてもよい。
るものであればよい。
るカラーフィルタ、透明電極(ITO膜)、液晶表示装置の液晶や配向膜、有機EL表示装置の発光層、電子輸送層、正孔輸送層等の有機材料を分散又は溶解した液状体に具体化してもよい。つまり、パターン形成材料は、レーザ光を受けて乾燥し、固相のパターンを形成する材料であればよい。
照射手段を構成する第2シリンドリカルレンズ、27a…第1照射手段を構成する第1反
射ミラー、27b…第2照射手段を構成する第2反射ミラー、F…パターン形成材料としての金属インク、Fb…液滴、Le1…レーザ光を構成する第1照射光、Le2…レーザ光を構成する第2照射光、LD1…第1レーザ出力手段としての第1半導体レーザ、LD
2…第2レーザ出力手段としての第2半導体レーザ。
Claims (14)
- 基体に配置されたパターン形成材料を含む液状体を乾燥させ、前記基体にパターン形成材料からなるパターンを形成するパターン形成方法であって、
前記基体に配置された前記液状体を、複数のレーザ光を、異なる方向から照射して、前記液状体を乾燥させてパターン形成材料からなるパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項1に記載のパターン形成方法において、
複数のレーザ光は、液状体に照射して該液状体を配置位置制御するレーザ光であって、前記複数のレーザ光を、当該レーザ光が前記液状体の少なくとも移動可能な方向の運動量に関して互いに略相殺する向きと強度分布で、照射することを特徴とするパターン形成方法。 - 基体に配置されたパターン形成材料を含む液状体を乾燥させ、前記基体にパターン形成材料からなるパターンを形成するパターン形成方法であって、
前記液状体に照射して該液状体を乾燥させる第1レーザ光と、前記液状体に照射して該液状体を配置位置制御する第2レーザ光とで前記液状体を乾燥させることを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項3に記載のパターン形成方法において、
前記第2レーザ光にて前記液状体を所定の配置位置に配置位置制御した後に、前記第1レーザ光にて、前記液状体を乾燥することを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項3に記載のパターン形成方法において、
前記第2レーザ光にて前記液状体を所定の配置位置に移動制御しながら、前記第1レーザ光にて、前記液状体を乾燥することを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項3に記載のパターン形成方法おいて、
前記第2レーザ光にて前記液状体を所定の配置位置に保持しながら、前記第1レーザ光にて、前記液状体を乾燥することを特徴とするパターン形成方法。 - 請求項3〜6のいずれか1に記載のパターン形成方法において、
前記第1レーザ光は、前記液状体に対して吸収率の高い波長のレーザ光であり、
前記第2レーザ光は、前記液状体に対して吸収率の低い波長のレーザ光であることを特徴とするパターン形成方法。 - パターン形成材料を含んだ液状体を液滴吐出ヘッドにて液滴にして基体に吐出し、該基体に配置された前記液状体を乾燥させて、パターン形成材料からなるパターンを形成するパターン形成装置であって、
前記基体に配置された液状体を乾燥させるための第1レーザ光を出射する第1レーザ出力手段と、
前記基体に配置された液状体を移動させるための第2レーザ光を出射する第2レーザ出力手段と、
前記第1レーザ出力手段から出射する第1レーザ光を、前記基体に配置された液状体に照射する第1照射手段と、
前記第2レーザ出力手段から出射する第2レーザ光を、前記基体に配置された液状体に対して、前記第1レーザ光と異なる方向から照射する第2照射手段と、
を備えたことを特徴とするパターン形成装置。 - 請求項8に記載のパターン形成装置において、
前記基体を載置し走査方向に移動案内するステージと、
前記ステージの走査方向の移動に対して、直交する副走査方向に移動するキャリッジとを備え、前記キャリッジに、前記液滴吐出ヘッド、前記第1照射手段、前記第2照射手段を搭載したことを特徴とするパターン形成装置。 - 請求項9に記載のパターン形成装置において、
前記第1照射手段と前記第2照射手段は、前記液滴吐出ヘッドを挟んで配設したことを特徴とするパターン形成装置。 - 請求項8〜10のいずれか1に記載のパターン形成装置において、
パターン形成材料液は、金属微粒子が分散した金属インクであり、
前記基体は、低温焼成セラミック基板であること特徴とするパターン形成装置。 - 請求項8〜11のいずれか1に記載のパターン形成装置において、
前記第1レーザ出力手段の第1レーザ光は、パターン形成材料液に対して吸収率の高い波長のレーザ光であり、前記第2レーザ出力手段の第2レーザ光は、パターン形成材料液に対して吸収率の低い波長のレーザ光であることを特徴とするパターン形成装置。 - 基体に配置されたパターン形成材料を含んだ液状体を乾燥させて、パターン形成材料からなるパターンを形成する液状体乾燥装置であって、
前記基体に配置された液状体を乾燥させるための第1レーザ光を出射する第1レーザ出力手段と、
前記基体に配置された液状体を移動させるための第2レーザ光を出射する第2レーザ出力手段と、
前記第1レーザ出力手段から出射する第1レーザ光を、前記基体に配置された液状体に照射する第1照射手段と、
前記第2レーザ出力手段から出射する第2レーザ光を、前記基体に配置された液状体に対して、前記第1レーザ光と異なる方向から照射する第2照射手段と、
を備えたことを特徴とする液状体乾燥装置。 - 請求項13に記載の液状体乾燥装置において、
前記基体を載置し走査方向に移動案内するステージと、
前記ステージの走査方向の移動に対して、直交する副走査方向に移動するキャリッジとを備え、前記キャリッジに、前記第1照射手段と前記第2照射手段を搭載したことを特徴とするパターン形成装置。
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