JP2009255082A - パターン形成方法、パターン形成システム、並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】リールツーリール方式と液滴吐出方式とを用いたパターン形成技術を確立する。
【解決手段】リールツーリール方式と液滴吐出方式により、帯状基板上にパターンを形成する。そして、液体材料を配置する空間に隣接する空間での所定処理の間、液体材料の配置を休止する。
【選択図】図３

Description

本発明は、パターン形成方法、パターン形成システム、並びに電子機器に関するものである。

電子回路又は集積回路などに使われる配線の製造には、例えば、リソグラフィー法が用いられる。リソグラフィー法は、一般に、真空装置などの大がかりな設備と複雑な工程を必要とするだけでなく、材料使用効率が低く、製造コストが高い。さらに、配線パターンの微細化に限界がある。

そこで、機能性材料を含む液体を基材に吐出して、配線パターンを直接的に描画形成する液滴吐出方式の利用が検討されている。この方法は、導電性微粒子を分散させた液体を液滴吐出ヘッドから基板に吐出して液状ラインを形成し、その後、熱処理や光処理（レーザ照射など）により液状ラインを焼成し、配線パターンを形成するものである（例えば、特許文献１参照）。この方法では、液滴吐出方式の利用により、製造工程が簡略化されるとともに、材料使用効率も高いので製造コストを低減することができる。また、配線パターンの微細化を実現しやすい。

米国特許第５１３２２４８号明細書

液滴吐出方式を用いたパターン形成では、複数の板状基板を個別搬送する技術、いわゆる枚葉搬送方式を用いるのが一般的である。枚葉搬送方式は、基板の移動制御に関して柔軟性が比較的高いことなどから、液滴吐出方式への適用が容易である。

これに対して、巻出しリールと巻取りリールとの間で帯状基板（あるいはテープ形状基板）を連続的に走行させるいわゆるリールツーリール方式（Reel to Reel System）の搬送技術がある。リールツーリール方式は、基板の移動制御に関する制限が比較的多いものの、量産性が高く、基板の薄型化にも適している。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、リールツーリール方式と液滴吐出方式とを用いたパターン形成技術の確立を目的とする。
また、本発明の別の目的は、量産化により電子機器の低コスト化を図ることにある。

上記の目的を達成するために、本発明のパターン形成方法は、リールツーリール方式により帯状基板上にパターンを形成する方法であって、液滴吐出方式により前記帯状基板に液体材料を配置する工程を有し、前記液体材料を配置する空間に隣接する空間での所定処理の間、前記液体材料の配置を休止することを特徴とする。

例えば、前記隣接する空間は、熱処理または光処理を行う空間である構成とすることができる。

この方法によれば、隣接空間での所定処理の間、液体材料の配置が休止されるから、隣接空間での所定処理の影響が液滴吐出装置の処理空間に及ぶのが防止される。
すなわち、リールツーリール方式では、複数の処理空間にわたって帯状基板が配されるから、帯状基板に沿って互いに隣接する処理空間の間をガスが移動したり、基板に反射した光が隣りの空間に入射したりする可能性がある。上記処理タイミングの制御によって、液体材料の配置の間は、隣接空間での所定処理が行われないことから、その隣接空間での所定処理の影響が液滴吐出装置の処理空間に及ぶのが防止される。
例えば、隣接空間が熱処理または光処理を行う空間であると、その熱影響または光影響が液滴吐出装置の処理空間に及ぶのが防止される。
その結果、このパターン形成方法では、精度よく液滴吐出が実施され、パターン形成を正確に行うことができる。

本発明のパターン形成システムは、リールツーリール方式により帯状基板上にパターンを形成するシステムであって、液滴吐出方式により前記帯状基板に液体材料を配置する液滴吐出装置を有し、前記液滴吐出装置は、該液滴吐出装置の処理空間に隣接する空間での所定処理の間、前記液体材料の配置を休止することを特徴とする。

例えば、前記隣接する空間は、熱処理または光処理を行う空間である構成とすることができる。

このパターン形成システムによれば、上記パターン形成システムと同様に、液体材料の配置の間は、隣接空間での所定処理が行われないことから、その隣接空間での所定処理の影響が液滴吐出装置の処理空間に及ぶのが防止される。上記処理タイミングの制御の結果、このシステムでは、精度よく液滴吐出が実施され、パターン形成を正確に行うことができる。
例えば、隣接空間が熱処理または光処理を行う空間であると、その熱影響または光影響が液滴吐出装置の処理空間に及ぶのが防止される。

上記のパターン形成システムにおいて、前記液滴吐出装置とそれに隣接する空間との間に配設され、所定長さの前記帯状基板を一時的に蓄える緩衝装置（バッファ）を含む構成とすることができる。
この構成によれば、液滴吐出装置とその隣接空間との間に緩衝装置が配設されることにより、上記処理タイミングの制御に伴う処理能力の低下が抑制される。

例えば、緩衝装置は、前記液滴材料の配置と前記隣接する空間での所定処理とのうちの、一方が処理中でありかつ他方が休止中であるときに生じる前記帯状基板の余剰長さ分または不足長さ分を一時的に蓄える構成とすることができる。
この構成によれば、前記液滴材料の配置または前記隣接する空間での所定処理に際して、帯状基板を走行させながらの処理が可能となる。

本発明の電子機器は、上記のパターン形成システムを用いて製造されたことを特徴とする。
この電子機器によれば、リールツーリール方式により、量産化による電子機器の低コスト化が図られる。さらに、処理環境の精度向上により、品質の向上が図られる。

本実施形態に係るパターン形成システムの概要を示す模式図である。 描画工程及び膜硬化工程を行うための装置構成の概略を示す模式図である。 本例のパターン形成システムにおける処理手順を示す模式図である。 パターン形成システムの変形例を示している。 インクジェットヘッドの説明図である。 配線パターンの説明図である。 配線パターンの形成方法の工程表である。 ＣＯＦ構造の液晶モジュールの分解斜視図である。 携帯電話の斜視図である。

以下、本発明の実施形態に係るパターン形成システムおよびパターン形成方法について図面を参照して説明する。
本発明の実施形態に係るパターン形成方法は、本発明の実施形態に係るパターン形成システムを用いて実行することができる。本実施形態のパターン形成システムおよびパターン形成方法は、リールツーリール方式により、導電膜からなる配線をテープ形状基板に形成するものである。

（パターン形成システム）
図１は、本発明の実施形態に係るパターン形成システムおよびパターン形成方法の概要を示す模式図である。本パターン形成システムは、巻出しリール１０と、巻取りリール１５と、両リール１０，１５の間に配設される処理装置とを含んで構成される。

テープ形状基板１１としては、例えば、ポリイミドなどの樹脂材を基材とする帯状のフレキシブル基板が適用される。テープ形状基板１１の形状は、例えば、幅１０５ｍｍ、長さ２００ｍである。そして、テープ形状基板１１は、その帯状長手方向の一方の端部が巻出しリール１０に接続され、他方の端部が巻取りリール１５に接続される。巻出しリール１０から巻き出されたテープ形状基板１１は、巻取りリール１５に巻き取られ、その長手方向（テープ形状基板１１の送り方向）に連続的に走行する。

また、本パターン形成システムは、巻出しリール１０と巻取りリール１５との間に配設され、テープ形状基板１１に対して複数の工程を実行する複数の処理装置を有している。複数の工程としては、例えば、洗浄工程、表面処理工程、描画工程、膜硬化工程等が挙げられる。そして、これらの工程により、テープ形状基板１１に配線および絶縁膜などを形成することができる。

テープ形状基板１１には、その長手方向に関して、所定長さごとに多数の基板形成領域（以下「単位領域」という。）が設定される。テープ形状基板１１の走行に伴い、各単位領域が複数の処理装置の各々に順次送られるとともに、各単位領域に対して複数の工程の処理が連続的に行われる。すなわち、上述した複数の工程は、流れ作業として実行されるとともに、それぞれ同時に又は時間的に重複して、複数の処理装置で実行される。

このようなリールツーリール方式のパターン形成技術は、複数の板状基板を個別に搬送する枚葉式の搬送技術に比べて、搬送機構やアライメント機構の簡略化が可能であり、装置のコンパクト化や装置コストの低減に有利である。また、基板搬送動作の効率化を図りやすく、量産性に優れている。

図２は、本パターン形成システムにおける、描画工程及び膜硬化工程を行うための装置構成の概略を示す模式図である。

図２に示すように、本パターン形成システムは、テープ形状基板１１に対して前処理を行う前処理装置１９と、液滴吐出方式によりテープ形状基板１１に液体材料を配置する液滴吐出装置２０と、基板１１上に形成された液体材料の膜を硬化する膜硬化装置２１とを有している。

前処理装置１９における処理としては、基板洗浄、表面改質などが挙げられる。基板洗浄は、基板１１の表面を洗浄するものであり、例えば、エキシマＵＶ（波長１７２ｎｍ）を、基板１１の表面に光照射する。表面改質は、基板１１上に形成された下地膜の表面を改質するもので、例えば、基板１１の表面にエキシマＵＶ（波長１７２ｎｍ）を光照射する。処理条件は、紫外光の強度、波長、熱処理（加熱）との組み合わせ、あるいは、酸素を反応ガスとするプラズマ処理や、基板をオゾン雰囲気に曝す処理との組み合わせ等によって調整することもできる。

液滴吐出装置２０は、基板１１（テープ状基板）を搭載するテーブル４と、基板１１に液滴を吐出するインクジェットヘッド３０とを主として構成されている。テーブル４は、基板１１を吸着保持するための真空吸着装置等の吸着手段が設けられている。インクジェットヘッド３０とテーブル４とを相対的に移動させながら、インクジェットヘッド３０に形成されたノズルから液体材料を液滴状に吐出することにより、基板１１上に液体材料が配置され、所望パターン形状で液体材料の膜（液状ライン）が形成される。インクジェットヘッド３０の内部構造および動作については、後に詳述する。

膜硬化装置２１は、基板１１上に形成された液状パターンの硬化（あるいは焼成）を行うものであり、本例では、基板１１の表面にＵＶ（波長３６５ｎｍ）を光照射し、液状膜を硬化させる構成からなる。液状膜の硬化あるいは焼成は、ホットプレート、電気炉などによる熱処理の他、ランプアニールによる光照射によって行うこともできる。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、ＹＡＧレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー、ＸｅＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＢｒ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌなどのエキシマレーザーなどを光源として使用することができる。絶縁性の材料膜を硬化することにより絶縁膜が形成される。導電性の材料膜を硬化（焼成）することにより配線膜が形成される。

図３は、本例のパターン形成システムにおける処理手順を示す模式図である。
図３（ａ）に示すように、本例のパターン形成システムでは、前処理装置１９及び膜硬化装置２１での処理の間、液滴吐出装置２０での液滴吐出を休止する。すなわち、前処理装置１９における基板洗浄や表面改質などの処理の間及び膜硬化装置２１における液状ラインの硬化（あるいは焼成）処理の間において、液滴吐出装置２０での基板１１上への液体材料の配置を一時停止する。

この液滴吐出の休止の間、液滴吐出装置２０では、フラッシング、キャッピングなどのインクジェットヘッド３０のノズルの乾燥を防止する処置を施すのが望ましい。フラッシングは、ノズル詰まりの防止あるいは解消を目的として、インクジェットヘッドから所定場所に液滴を吐出（捨て打ち）するものである。キャッピングは、ノズルの乾燥防止を目的として、インクジェットヘッドのノズル面を所定部材で覆うものである。

一方、図３（ｂ）に示すように、液滴吐出装置２０での液滴吐出方式による液体材料の配置の間、前処理装置１９及び膜硬化装置２１での処理を休止する。すなわち、液滴吐出装置２０におけるインクジェットヘッド３０による基板１１上への液体材料の配置の間、前処理装置１９における基板洗浄や表面改質などの処理、及び膜硬化装置２１における液状パターンの硬化（あるいは焼成）処理を停止する。

このように、液滴吐出装置２０の処理空間とそれに隣接する処理空間との間で、処理のタイミングをずらす制御により、このパターン形成システムでは、隣接空間の処理の影響が液滴吐出装置２０の処理空間に及ぶのが防止される。

ここで、リールツーリール方式では、複数の処理空間にわたってテープ状基板１１（帯状基板）が配されるから、その基板１１に沿って互いに隣接する処理空間の間をガスが移動したり、基板１１に反射した光が隣りの空間に入射したりする可能性がある。本例のシステムでは、上記処理タイミングの制御によって、液体材料の配置の間は、隣接空間での所定処理が行われないことから、前処理装置１９及び膜硬化装置２１が光処理または熱処理を行う場合にもその光影響または熱影響が液滴吐出装置２０の処理空間に及ぶのが防止される。その結果、液滴吐出装置２０の処理空間において精度よく液滴吐出が実施され、配線パターンを正確に形成することができる。

図４は、上記パターン形成システムの変形例を示している。
本例のパターン形成システムでは、前処理装置１９と液滴吐出装置２０との間、及び液滴吐出装置２０と膜硬化装置２１との間にそれぞれ、所定長さの基板１１（テープ状基板）を一時的に蓄える緩衝装置（バッファ）２６，２７が配設されている。緩衝装置２６，２７はそれぞれ、鉛直方向上下に移動自在に配設されたローラ２８，２９と、ローラ２８，２９の位置を検出するセンサ（不図示）と、センサの検出結果に基づいてローラ２８，２９の上下位置を適宜調節する駆動部（不図示）などを含む。また、前処理装置１９、液滴吐出装置２０、及び膜硬化装置２１は、各処理空間において基板１１を走行させるための補助駆動部（不図示）を有する。

図４（ａ）に示すように、本例のパターン形成システムにおいて、前処理装置１９及び膜硬化装置２１での処理の間、液滴吐出装置２０での液滴吐出を休止する。このとき、液滴吐出装置２０での処理が停止していることから、前処理装置１９及び膜硬化装置２１において所定長さの領域に対して処理を進めようとすると、前処理装置１９と液滴吐出装置２０との間に基板１１の余剰が生じる。そこで、緩衝装置２６は、ローラ２８を下方へ移動させることにより、この余剰分長さの基板１１を一時的に蓄える。またこのとき、液滴吐出装置２０と膜硬化装置２１との間に基板１１の不足が生じる。そこで、緩衝装置２７は、この不足分長さ以上の基板１１を予め蓄えており、ローラ２９を上方へ移動させることにより、この不足分長さの基板１１を下流に向けて供給する。

一方、図４（ｂ）に示すように、本例のパターン形成システムにおいて、液滴吐出装置２０での液滴吐出方式による液体材料の配置の間、前処理装置１９及び膜硬化装置２１での処理を休止する。このとき、前処理装置１９で処理が停止していることから、液滴吐出装置２０において所定長さの領域に対して処理を進めようとすると、前処理装置１９と液滴吐出装置２０との間に基板１１の不足が生じる。そこで、緩衝装置２６は、この不足分長さ以上の基板１１を予め蓄えており、ローラ２８を上方へ移動させることにより、この不足分長さの基板１１を下流に向けて供給する。またこのとき、膜硬化装置２１で処理が停止しているから、液滴吐出装置２０において所定長さの領域に対して処理を進めようとすると、液滴吐出装置２０と膜硬化装置２１との間に基板１１の余剰が生じる。そこで、緩衝装置２７は、ローラ２９を下方へ移動させることにより、この余剰分長さの基板１１を一時的に蓄える。

このように、本例のパターン形成システムによれば、液滴吐出装置２０の処理空間とそれに隣接する処理空間との間で処理のタイミングをずらす制御を行う場合であっても、各処理空間において基板１１を走行させながらの処理が確実に行える。すなわち、処理タイミングの制御に伴う処理能力の低下が抑制される。

なお、図３及び図４の例において、隣接する処理空間間のガスの移動をより確実に防止するために、前処理装置１９、液滴吐出装置２０、及び膜硬化装置２１の各処理空間の気圧を適宜制御するのが望ましい。

（液滴吐出装置）
次に、上述したインクジェットヘッドにつき、図５を参照して具体的に説明する。
図５はインクジェットヘッドを示す図であり、図５（ａ）は要部斜視図であり、図５（ｂ）は要部断面図である。
図５（ａ）に示すように、インクジェットヘッド３０は、例えばステンレス製のノズルプレート３２と振動板３３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）３４を介して接合したものである。ノズルプレート３２と振動板３３との間には、仕切部材３４によって複数の空間３５と液溜まり３６とが形成されている。各空間３５と液溜まり３６の内部は液状体で満たされており、各空間３５と液溜まり３６とは供給口３７を介して連通したものとなっている。また、ノズルプレート３２には、空間３５から液状体を噴射するためのノズル孔３８が縦横に整列させられた状態で複数形成されている。一方、振動板３３には、液溜まり３６に液状体を供給するための孔３９が形成されている。

また、図５（ｂ）に示すように、振動板３３の空間３５に対向する面と反対側の面上には、圧電素子（ピエゾ素子）４０が接合されている。この圧電素子４０は、一対の電極４１の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そして、このような構成のもとに圧電素子４０が接合されている振動板３３は、圧電素子４０と一体になって同時に外側へ撓曲するようになっており、これによって空間３５の容積が増大するようになっている。したがって、空間３５内に増大した容積分に相当する液状体が、液溜まり３６から供給口３７を介して流入する。また、このような状態から圧電素子４０への通電を解除すると、圧電素子４０と振動板３３はともに元の形状に戻る。したがって、空間３５も元の容積に戻ることから、空間３５内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル孔３８から基板に向けて液状体の液滴４２が吐出される。

なお、各ノズル孔３８には、それぞれに独立して圧電素子４０が設けられていることにより、その吐出動作がそれぞれ独立してなされるようになっている。すなわち、このような圧電素子４０に送る電気信号としての吐出波形を制御することにより、各ノズルからの液滴の吐出量を調整し、変化させることができるようになっている。
なお、インクジェットヘッド３０の方式としては、前記の圧電素子４０を用いたピエゾジェットタイプ以外に限定されることなく、例えばサーマル方式を採用することもでき、その場合には印可時間を変化させることなどにより、液滴吐出量を変化させることができる。

（配線パターン）
次に、上記パターン形成方法を用いて形成される配線パターンの一例について説明する。
図６は、配線パターンの一例の説明図である。なお、図６（ａ）は図６（ｂ）のＢ−Ｂ線における平面断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線における側面断面図である。図６（ｂ）に示す配線パターンは、下層の電気配線７２と上層の電気配線７６とが、層間絶縁膜８４を介して積層されるとともに、導通ポスト７４により導通接続された構成となっている。なお、以下に説明する配線パターンはほんの一例に過ぎず、これ以外の配線パターンに本発明を適用することも可能である。

図６（ｂ）に示す配線パターンは、上述したテープ形状基板１１の表面に形成されている。そのテープ形状基板１１の表面に、下地絶縁膜８１が形成されている。この下地絶縁膜８１は、アクリル等の紫外線硬化性樹脂を主成分とする電気絶縁性材料によって構成されている。

その下地絶縁膜８１の表面に、複数の電気配線７２が形成されている。この電気配線７２は、Ａｇ等の導電性材料により、所定のパターンに形成されている。なお、下地絶縁膜８１の表面における電気配線７２の非形成領域には、層内絶縁膜８２が形成されている。そして、液滴吐出方式を採用することにより、電気配線７２のライン×スペースは、例えば３０μｍ×３０μｍ程度に微細化されている。

また、主として電気配線７２を覆うように、層間絶縁膜８４が形成されている。この層間絶縁膜８４も、下地絶縁膜８１と同様の樹脂材料で構成されている。そして、電気配線７２の端部から上方に向かって、層間絶縁膜８４を貫通するように、相当高さの導通ポスト７４が形成されている。この導通ポスト７４は、電気配線７２と同じＡｇ等の導電性材料により、円柱状に形成されている。一例を挙げれば、電気配線７２の厚さは２μｍ程度であり、導通ポスト７４の高さは８μｍ程度に形成されている。

その層間絶縁膜８４の表面には、上層の電気配線７６が形成されている。この上層の電気配線７６も、下層の電気配線７２と同様に、Ａｇ等の導電性材料で構成されている。なお図６（ａ）に示すように、上層の電気配線７６は、下層の電気配線７２と交差するように配置してもよい。そして、上層の電気配線７６は、導通ポスト７４の上端部に接続されて、下層の電気配線７２との導通が確保されている。

また、図６（ｂ）に示すように、層間絶縁膜８４の表面における電気配線７６の非形成領域には、層内絶縁膜８６が形成されている。さらに、主として電気配線７６を覆うように、保護膜８８が形成されている。これらの層内絶縁膜８６および保護膜８８も、下地絶縁膜８１と同様の樹脂材料で構成されている。

以上には、２層の電気配線７２，７６を備えた配線パターンを例にして説明したが、３層以上の電気配線を備えた配線パターンとすることも可能である。この場合、第１層の電気配線７２から第２層の電気配線７６までの構造と同様に、第ｎ層の電気配線から第ｎ＋１層の電気配線までを形成すればよい。
（配線パターン形成方法）
次に、上述した配線パターンの形成方法について説明する。
図７は、配線パターンの形成方法の工程表である。以下には、図７の左端欄のステップ番号の順に、図６（ｂ）を参照しつつ各工程を説明する。

まず、テープ形状基板１１の表面を洗浄する（ステップ１）。具体的には、波長１７２ｎｍのエキシマＵＶを、テープ形状基板１１の表面に３００秒程度照射する。なお、水などの溶媒でテープ形状基板１１を洗浄してもよく、超音波を用いて洗浄してもよい。また、テープ形状基板１１に常圧でプラズマを照射することで洗浄してもよい。

次に、テープ形状基板１１の表面に下地絶縁膜８１を形成する前提として、下地絶縁膜８１の土手（周縁部）を描画形成する（ステップ２）。この描画は、液滴吐出方式（インクジェット方式）によって行う。すなわち、後述する液滴吐出装置を用いて、下地絶縁膜８１の形成材料である硬化前の樹脂材料を、下地絶縁膜８１の形成領域の周縁部に沿って吐出する。
次に、吐出された樹脂材料を硬化させる（ステップ３）。具体的には、波長３６５ｎｍのＵＶを４秒程度照射して、下地絶縁膜８１の形成材料であるＵＶ硬化性樹脂を硬化させる。これにより、下地絶縁膜８１の形成領域の周縁部に、土手が形成される。

次に、形成された土手の内側に下地絶縁膜８１を描画形成する（ステップ４）。この描画も、液滴吐出方式によって行う。具体的には、上述した液滴吐出装置のインクジェットヘッドを土手の内側全体に走査させつつ、そのインクジェットヘッドから下地絶縁膜８１の形成材料である硬化前の樹脂材料を吐出する。ここで、吐出された樹脂材料が流動しても、周縁部の土手により堰き止められるので、下地絶縁膜８１の形成領域を越えて広がることはない。
次に、吐出された樹脂材料を硬化させる（ステップ５）。具体的には、波長３６５ｎｍのＵＶを６０秒程度照射して、下地絶縁膜８１の形成材料であるＵＶ硬化性樹脂を硬化させる。これにより、テープ形状基板１１の表面に下地絶縁膜８１が形成される。

次に、下地絶縁膜８１の表面に電気配線７２を形成する前提として、下地絶縁膜８１の表面の接触角を調整する（ステップ６）。次述するように、電気配線７２の形成材料を含む液滴を吐出した場合に、下地絶縁膜８１の表面との接触角が大きすぎると、吐出された液滴が玉状になって所定位置に所定形状の電気配線７２を形成することが困難になる。一方、下地絶縁膜８１の表面との接触角が小さすぎると、吐出された液滴が濡れ広がって電気配線７２の微細化が困難になる。硬化した下地絶縁膜８１の表面は撥液性を示しているので、その表面に波長１７２ｎｍのエキシマＵＶを１５秒程度照射することにより、下地絶縁膜８１の表面の接触角を調整する。撥液性の緩和の程度は、紫外光の照射時間で調整できるが、紫外光の強度、波長、熱処理（加熱）との組み合わせ等によって調整することもできる。なお、親液化処理の他の方法としては、酸素を反応ガスとするプラズマ処理や、基板をオゾン雰囲気に曝す処理等が挙げられる。

次に、下地絶縁膜８１の表面に、後に電気配線となる液状ライン７２ｐを描画形成する（ステップ７）。この描画は、後述する液滴吐出装置を用いた液滴吐出方式によって行う。ここで吐出するのは、電気配線の形成材料である導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液である。その導電性微粒子として、銀が好適に用いられる。その他にも、金、銅、パラジウム、ニッケルの何れかを含有する金属微粒子の他、導電性ポリマーや超電導体の微粒子などを用いることができる。

導電性微粒子は、分散性を向上させるため表面に有機物などをコーティングして使うこともできる。導電性微粒子の表面にコーティングするコーティング材としては、例えば立体障害や静電反発を誘発するようなポリマーが挙げられる。また、導電性微粒子の粒径は５ｎｍ以上、０．１μｍ以下であることが好ましい。０．１μｍより大きいと、ノズルの目詰まりが起こりやすく、液滴吐出ヘッドによる吐出が困難になるからである。また５ｎｍより小さいと、導電性微粒子に対するコーティング剤の体積比が大きくなり、得られる導電体中の有機物の割合が過多となるからである。

使用する分散媒としては、上記の導電性微粒子を分散できるもので、凝集を起こさないものであれば特に限定されないが、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、又はエチレング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、更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、シクロヘキサノンなどの極性化合物を挙げることができる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また、液滴吐出方式への適用のし易さの点で、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、特に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。これらの分散媒は、単独でも、あるいは２種以上の混合物としても使用できる。

導電性微粒子を含有する液体の分散媒としては、室温での蒸気圧が０．００１ｍｍＨｇ以上、２００ｍｍＨｇ以下（約０．１３３Ｐａ以上、２６６００Ｐａ以下）であるものが好ましい。蒸気圧が２００ｍｍＨｇより高い場合には、吐出後に分散媒が急激に蒸発してしまい、良好な導電体を形成することが困難となるためである。また、分散媒の蒸気圧は、０．００１ｍｍＨｇ以上、５０ｍｍＨｇ以下（約０．１３３Ｐａ以上、６６５０Ｐａ以下）であることがより好ましい。蒸気圧が５０ｍｍＨｇより高い場合には、液滴吐出方式で液滴を吐出する際に乾燥によるノズル詰まりが起こり易く、安定な吐出が困難となるためである。一方、室温での蒸気圧が０．００１ｍｍＨｇより低い分散媒の場合、乾燥が遅くなり導電体中に分散媒が残留しやすくなり、後工程の熱および／または光処理後に良質の導電体が得られにくい。

上記導電性微粒子を分散媒に分散する場合の分散質濃度は、１質量％以上、８０質量％以下であり、導電体の所望厚さに応じて調整することができる。８０質量％を超えると凝集をおこしやすくなり、均一な導電体が得にくい。

上記導電性微粒子の分散液の表面張力は、０．０２Ｎ／ｍ以上、０．０７Ｎ／ｍ以下の範囲に入ることが好ましい。液滴吐出方式にて液体を吐出する際、表面張力が０．０２Ｎ／ｍ未満であると、インク組成物のノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じ易くなり、０．０７Ｎ／ｍを超えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため吐出量、吐出タイミングの制御が困難になるためである。
表面張力を調整するため、上記分散液には、下地絶縁膜８１との接触角を不当に低下させない範囲で、フッ素系、シリコン系、ノニオン系などの表面張力調節剤を微量添加することができる。ノニオン系表面張力調節剤は、下地絶縁膜８１への濡れ性を良好化し、膜のレベリング性を改良し、塗膜のぶつぶつの発生、ゆず肌の発生などの防止に役立つものである。上記分散液は、必要に応じて、アルコール、エーテル、エステル、ケトン等の有機化合物を含んでいても差し支えない。

上記分散液の粘度は、１ｍＰａ・ｓ以上、５０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。液滴吐出方式にて吐出する際、粘度が１ｍＰａ・ｓより小さい場合には、ノズル周辺部がインクの流出により汚染されやすく、また、粘度が５０ｍＰａ・ｓより大きい場合は、ノズル孔での目詰まり頻度が高くなり円滑な液滴の吐出が困難となるためである。

本実施形態では、上記分散液の液滴（第１液滴）を液滴吐出ヘッドから吐出して、電気配線を形成すべき場所に滴下する。このとき、液だまり（バルジ）が生じないように、続けて吐出する液滴の重なり程度を調整することが望ましい。特に、一回目の吐出では複数の液滴を互いに接しないように離間して吐出し、２回目以降の吐出によって、その間を埋めていくような吐出方法を採用することが望ましい。
以上により、下地絶縁膜８１の表面に液状ライン７２ｐが形成される。

次に、図６（ｂ）に示すように、液状ライン７２ｐの焼成を行う（ステップ８）。具体的には、液状ライン７２ｐが形成されたテープ形状基板１１を、１５０℃のホットプレートで３０分程度加熱することによって行う。この焼成処理は、通常大気中で行なわれるが、必要に応じて、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行うこともできる。なお、本焼成の処理温度を１５０℃としたが、液状ライン７２ｐに含まれる分散媒の沸点（蒸気圧）、雰囲気ガスの種類や圧力、微粒子の分散性や酸化性等の熱的挙動、コーティング材の有無や量、基材の耐熱温度などを考慮して、適当に設定することが望ましい。

このような焼成処理は、通常のホットプレート、電気炉などによる処理の他、ランプアニールによって行うこともできる。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、ＹＡＧレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー、ＸｅＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＢｒ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌなどのエキシマレーザーなどを光源として使用することができる。これらの光源は一般には、出力１０Ｗ以上、５０００Ｗ以下の範囲のものが用いられる。

上記のような焼成処理により、液状ライン７２ｐに含まれる分散媒が揮発し、導電性微粒子間の電気的接触が確保されて、電気配線７２が形成される。

次に、焼成した電気配線７２の端部に、後に導通ポストとなる液状ポスト７４ｐを描画形成する（ステップ９）。この描画も、ステップ７の液状ライン７２ｐの描画と同様に、前記液滴吐出装置を用いた液滴吐出方式によって行う。ここで吐出するのは、導通ポスト７４の形成材料である導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液の液滴（第２液滴）であり、具体的には液状ライン７２ｐの描画に用いる液状体と同じものである。すなわち液状ライン７２ｐを描画した後に、同じ液状体を充填した同じ液滴吐出ヘッドを用いて、導通ポスト７４の形成位置に第２液滴を吐出すればよい。

次に、図６（ｂ）に示すように、描画形成した液状ポスト７４ｐを焼成する（ステップ１０）。この焼成処理は、液状ポスト７４ｐが形成されたテープ形状基板１１を、１５０℃のホットプレートで３０分程度加熱することによって行う。これにより、液状ポスト７４ｐに含まれる分散媒が揮発し、導電性微粒子間の電気的接触が確保されて、導通ポスト７４が形成される。

次に、電気配線７２の形成層に層内絶縁膜８２を形成する前提として、下地絶縁膜８１の表面の接触角を調整する（ステップ１１）。硬化した下地絶縁膜８１の表面は撥液性を示すことから、その表面に親液性を付与するため、波長１７２ｎｍのエキシマＵＶを６０秒程度照射する。

次に、電気配線７２の周囲に層内絶縁膜８２を描画形成する（ステップ１２）。この描画も、下地絶縁膜８１の描画と同様に、液滴吐出装置を用いて行う。ここでは、まず導通ポスト７４および電気配線７２の周囲に隙間を空けて、その外側に樹脂材料を吐出する。

次に、導通ポスト７４および電気配線７２の周囲の隙間に、波長１７２ｎｍのエキシマＵＶを１０秒程度照射して、親液処理を施す（ステップ１３）。これにより、導通ポスト７４および電気配線７２の周囲の隙間に親液性が付与されるので、その隙間に樹脂材料が流動して、導通ポスト７４および電気配線７２と接触する。この場合、樹脂材料は、電気配線７２の表面には濡れ上がるが、導通ポスト７４の上端には濡れ上がることがない。したがって、導通ポスト７４と上層の電気配線７６との導通を確保することができる。
そして、吐出された樹脂材料を硬化させる（ステップ１４）。具体的には、波長３６５ｎｍのＵＶを４秒程度照射して、層内絶縁膜８２の形成材料であるＵＶ硬化性樹脂を硬化させる。これにより、層内絶縁膜８２が形成される。

次に、主に電気配線７２の表面に、層間絶縁膜８４を描画形成する（ステップ１５）。この描画も、下地絶縁膜８１の描画と同様に、液滴吐出装置を用いて行う。ここでも、導通ポスト７４の周囲に隙間を空けて、樹脂材料を吐出することが望ましい。
次に、吐出された樹脂材料を硬化させる（ステップ１６）。具体的には、波長３６５ｎｍのＵＶを６０秒程度照射して、層間絶縁膜８４の形成材料であるＵＶ硬化性樹脂を硬化させる。これにより、層間絶縁膜８４が形成される。

次に、層間絶縁膜８４の表面に、上層の電気配線７６を形成する。その具体的な方法は、下層の電気配線７２を形成するためのステップ６ないしステップ１０と同様である。
次に、電気配線７６の形成層に層内絶縁膜８６を形成する。その具体的な方法は、電気配線７２の形成層に層内絶縁膜８２を形成するためのステップ１１ないしステップ１４と同様である。さらに、ステップ１５およびステップ１６を行えば、上層の電気配線７６の表面に層間絶縁膜を形成することができる。

このように、ステップ６ないしステップ１６を繰り返すことにより、電気配線を積層配置することができる。なお、最上層の電気配線の表面には、ステップ１５およびステップ１６と同様の方法により、保護膜８８を形成すればよい。
以上により、図６に示す配線パターンが形成される。

上述した各工程は、図１に示す巻出しリール１０と巻取りリール１５との間で順次行うようにする。すなわち、１つの単位領域について液滴吐出装置でパターン形成した後に、テープ形状基板１１を液滴吐出装置に対してずらすことにより、極めて簡便にテープ形状基板１１の他の単位領域について配線パターンを形成することができる。これらにより、本実施形態は、テープ形状基板１１の各単位領域（各回路基板領域）について、簡便に且つ迅速に配線パターンを形成でき、配線基板などについて、効率よく大量に製造することができる。

また、本実施形態によれば、テープ形状基板１１が巻出しリール１０から巻き出されてから巻取りリール１５に巻き取られるまでに、液滴塗布工程を含む複数の工程を実行する。これにより、テープ形状基板１１の一端側を巻取りリール１５で巻き取るだけで、前工程を実行する装置から後工程を実行する装置へテープ形状基板１１を移動させることができる。したがって、本実施形態によれば、テープ形状基板１１を各工程の各装置へ移動させる搬送機構を簡略化することができ、製造装置の設置スペースを低減でき、大量生産などにおける製造コストを低減することができる。

（電気光学装置）
上述した配線パターンの形成方法を使用して、フレキシブルプリント配線基板（Flexible Printed Circuit；以下「ＦＰＣ」という。）を形成することができる。そこで、そのＦＰＣが採用された電気光学装置の一例である液晶モジュールについて説明する。
図８は、ＣＯＦ（Chip On Film）構造の液晶モジュールの分解斜視図である。液晶モジュール１０１は、大別すると、カラー表示用の液晶パネル１０２と、液晶パネル１０２に接続されるＦＰＣ１３０と、ＦＰＣ１３０に実装される液晶駆動用ＩＣ１００とを備えている。なお必要に応じて、バックライト等の照明装置やその他の付帯機器が、液晶パネル１０２に付設される。

液晶パネル１０２は、シール材１０４によって接着された一対の基板１０５ａ及び基板１０５ｂを有し、これらの基板１０５ｂと基板１０５ｂとの間に形成される間隙、所謂セルギャップに液晶が封入される。換言すると、液晶は基板１０５ａと基板１０５ｂとによって挟持されている。これらの基板１０５ａ及び基板１０５ｂは、一般には透光性材料、例えばガラス、合成樹脂等によって形成される。基板１０５ａ及び基板１０５ｂの外側表面には偏光板１０６ａが貼り付けられている。

また、基板１０５ａの内側表面には電極１０７ａが形成され、基板１０５ｂの内側表面には電極１０７ｂが形成される。これらの電極１０７ａ，１０７ｂは、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウムスズ酸化物）等の透光性材料によって形成される。基板１０５ａは基板１０５ｂに対して張り出した張り出し部を有し、この張り出し部に複数の端子１０８が形成されている。これらの端子１０８は、基板１０５ａ上に電極１０７ａを形成するときに電極１０７ａと同時に形成される。従って、これらの端子１０８は、例えばＩＴＯによって形成される。これらの端子１０８には、電極１０７ａから一体に延びるもの、及び導電材（不図示）を介して電極１０７ｂに接続されるものが含まれる。

一方、ＦＰＣ１３０の表面には、本実施形態に係る配線パターンの形成方法により、配線パターン１３９ａ，１３９ｂが形成されている。すなわち、ＦＰＣ１３０の一方の短辺から中央に向かって入力用配線パターン１３９ａが形成され、他方の短辺から中央に向かって出力用配線パターン１３９ｂが形成されている。これらの入力用配線パターン１３９ａおよび出力用配線パターン１３９ｂの中央側の端部には、電極パッド（不図示）が形成されている。

そのＦＰＣ１３０の表面には、液晶駆動用ＩＣ１００が実装されている。具体的には、ＦＰＣ１３０の表面に形成された複数の電極パッドに対して、液晶駆動用ＩＣ１００の能動面に形成された複数のバンプ電極が、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性
導電膜）１６０を介して接続されている。このＡＣＦ１６０は、熱可塑性又は熱硬化性の接着用樹脂の中に、多数の導電性粒子を分散させることによって形成されている。このように、ＦＰＣ１３０の表面に液晶駆動用ＩＣ１００を実装することにより、いわゆるＣＯＦ構造が実現されている。

そして、液晶駆動用ＩＣ１００を備えたＦＰＣ１３０が、液晶パネル１０２の基板１０５ａに接続されている。具体的には、ＦＰＣ１３０の出力用配線パターン１３９ｂが、ＡＣＦ１４０を介して、基板１０５ａの端子１０８と電気的に接続されている。なお、ＦＰＣ１３０は可撓性を有するので、自在に折り畳むことによって省スペース化を実現しうるようになっている。

上記のように構成された液晶モジュール１０１では、ＦＰＣ１３０の入力用配線パターン１３９ａを介して、液晶駆動用ＩＣ１００に信号が入力される。すると、液晶駆動用ＩＣ１００から、ＦＰＣ１３０の出力用配線パターン１３９ｂを介して、液晶パネル１０２に駆動信号が出力される。これにより、液晶パネル１０２において画像表示が行われるようになっている。

なお、電気光学装置としては、電界により物質の屈折率が変化して光の透過率を変化させる電気光学効果を有する装置の他、電気エネルギーを光学エネルギーに変換する装置等も含まれている。すなわち、本発明は、液晶表示装置だけでなく、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）装置や無機ＥＬ装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、電子放出素子を用いた表示装置（Field Emission Display 及び Surface-Conduction Electron-Emitter Display 等）などの発光装置等に対しても、広く適用することが可能である。例えば、本発明の配線パターンを備えたＦＰＣを有機ＥＬパネルに接続して、有機ＥＬモジュールを構成することも可能である。

（電子機器）
次に、本実施形態の膜形成方法を使用して製造した電子機器につき、図を用いて説明する。
図９は、携帯電話の斜視図である。図９において符号１０００は携帯電話を示し、符号１００１は表示部を示している。この携帯電話１０００の表示部１００１には、本実施形態の配線パターンを備えた電気光学装置が採用されている。したがって、電気的接続の信頼性に優れた小型の携帯電話１０００を提供することができる。
本発明は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネル等の電子機器の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの場合でも、電気的接続の信頼性に優れた小型の電子機器を提供することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０…巻出しリール、１１…テープ形状基板（帯状基板）、１５…巻取りリール、１９…前処理装置、２０…液滴吐出装置、２１…膜硬化装置、２６，２７…緩衝装置、２８，２９…ローラ、３０…インクジェットヘッド、７２…電気配線、１３９ａ，１３９ｂ…配線パターン、１０００…携帯電話。

Claims (2)

1. リールツーリール方式により帯状基板上にパターンを形成する液滴吐出装置であって、
   前記液滴吐出装置は、
   液滴吐出ヘッドと、
   熱処理又は光処理を行う処理装置と、
   前記液滴吐出ヘッドと前記処理装置の間に緩衝装置とを備え、
   前記液滴吐出ヘッドと前記処理装置の間において、前記帯状基板は前記緩衝装置を介して搬送されることを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記緩衝装置は、
   前記帯状基板が介するローラと、
   前記ローラの位置を検出するセンサとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。

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