JP2014194989A - パターン膜の形成装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板上に形成された塗布液膜における不要部分にレーザ光を照射して行なうパターン膜の形成装置及び方法であって、塗布液膜の下地たる基板に与える損傷を軽減しながら、所望のパターンの硬い塗布膜を形成すること。
【解決手段】 基板１上に所望のパターンで塗布膜３を形成するパターン膜の形成装置１００において、基板１上に膜形成材料の塗布液を塗布する塗布装置１０と、基板１上に塗布された塗布液によって形成された塗布液膜２を仮硬化させる仮硬化装置２０と、仮硬化された塗布液膜２における不要部分にレーザ光を照射して塗布液膜２の不要部分を除去するレーザ照射装置３０と、不要部分が除去された塗布液膜２を本硬化させて塗布膜３を得る本硬化装置４０とを有してなるもの。
【選択図】 図４

Description

本発明は、パターン膜の形成装置及び方法に関する。

従来のパターン膜の形成方法として、特許文献１に記載の如く、フォトリソグラフィによりガラス基板上に有機導電膜等の塗布膜を成膜した後、塗布膜の不要部分にレーザ光を照射して不要部分を除去することにより、塗布膜の必要部分を残してガラス基板に必要な電極をパターニングするものが提案されている。

また、他の従来方法として、塗布装置で基板上に有機導電膜用の塗布液を塗布し、基板上に塗布された塗布液によって形成された塗布液膜を仮焼成して仮硬化させ、更に本焼成して本硬化させた塗布膜を形成した後に、該塗布膜における不要部分にレーザ光を照射して該塗布膜の不要部分を除去することも考えられる。

特開2009-193018

しかしながら、いずれにしても完全に硬化させた塗布膜における不要部分にレーザ光を照射して該塗布膜の不要部分を除去するときには、硬い塗布膜をレーザ光で焼き切るものとなる。このため、高出力のレーザ光を照射する必要があり、塗布膜の下地たる基板に損傷を与えるおそれがある。

本発明の課題は、レーザ光が照射されることによって基板に与えられる損傷を防止しながら、所望のパターンの塗布膜を形成することが可能なパターン膜の形成装置及び方法を提供することにある。

本発明に係るパターン膜の形成装置は、基板上に所望のパターンで塗布膜を形成するパターン膜の形成装置において、基板上に膜形成材料の塗布液を塗布する塗布装置と、基板上に塗布された塗布液によって形成された塗布液膜を仮硬化させる仮硬化装置と、仮硬化された塗布液膜における不要部分にレーザ光を照射して塗布液膜の不要部分を除去するレーザ照射装置と、不要部分が除去された塗布液膜を本硬化させて塗布膜を得る本硬化装置とを有してなるようにしたものである。

本発明に係るパターン膜の形成方法は、基板上に所望のパターンで塗布膜を形成するパターン膜の形成方法において、基板上に膜形成材料の塗布液を塗布する工程と、基板上に塗布された塗布液によって形成された塗布液膜を仮硬化させる工程と、仮硬化された塗布液膜における不要部分にレーザ光を照射して塗布液膜の不要部分を除去する工程と、不要部分が除去された塗布液膜を本硬化させて塗布膜を得る工程とを有してなるようにしたものである。

本発明によれば、基板に損傷を与えることを防止しながら、所望のパターンの塗布膜を形成することができる。

図１は塗布装置を示す正面図である。 図２は塗布装置を示す側面図である。 図３はレーザ照射装置を示す正面図である。 図４は本発明によるパターン膜の形成手順を示す模式図である。

本発明の一実施例に係るパターン膜形成装置１００は、塗布装置１０と、仮硬化装置２０と、レーザ照射装置３０と、本硬化装置４０とを有して構成され、基板１上に塗布液膜２を形成し、更にこの塗布液膜２を所望のパターンでパターニングした塗布膜３を形成する。

塗布装置１０は、図１、図２に示す如く、架台１１を水平に配置し、架台１１の上面にその長手方向（Ｙ方向）に沿ってＹ方向駆動装置１２が延在されている。Ｙ方向駆動装置１２には、基板１を支持する基板ステージ１３が設けられる。基板ステージ１３は、Ｙ方向駆動装置１２によりＹ方向に移動可能にされている。

基板ステージ１３には、例えば樹脂製の基板１が供給される。この基板１は、基板ステージ１３に真空吸着や静電吸着等の手段によって吸着保持される。従って、基板ステージ１３に供給された基板１は、基板ステージ１３と共に矢印Ｙ方向に移動される。

架台１１の長手方向中途部には、Ｙ方向駆動装置１２を跨ぎ、Ｙ方向に直交するＸ方向に延びる門型の支持フレーム１５が立設されている。この支持フレーム１５には複数のインクジェット方式の塗布ヘッド１６がＸ方向に沿って配置されている。この実施の形態では、例えば３つの塗布ヘッド１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃが千鳥状に２列で配置されている。

従って、塗布装置１０は、制御部１７によってＹ方向移動装置１５及び各塗布ヘッド１６を制御することにより、基板ステージ１３及び該基板ステージ１３上の基板１を各塗布ヘッド１６による塗布液吐出領域の下方にてＹ方向に移動しながら、各塗布ヘッド１６のノズルから吐出される膜形成材料の塗布液を基板１上に塗布し、基板１上に塗布液膜２を形成する。本実施例では、塗布液を有機導電膜用の塗布液とし、基板１上に有機導電膜の塗布液膜２を形成する。

仮硬化装置２０は、基板１上に塗布された塗布液によって形成された塗布液膜２を仮硬化させる。本実施例において、仮硬化装置２０は、基板１を加熱焼成する仮焼成装置２０Ａにて構成される。仮焼成装置２０Ａは、ホットプレート等のヒータ２１にて構成され、このヒータ２１上に基板１を載置し、基板１上に塗布された有機導電膜用の塗布液によって形成された塗布液膜２を仮焼成させることにて、該塗布液膜２の溶媒を不完全に蒸発させて仮硬化させる。

ここで、仮焼成装置２０Ａは塗布液膜２を下記i、iiの２つの条件に当てはまる焼成温度で仮焼成させる。

i.仮焼成後の塗布液膜２が、基板１への損傷を回避可能な出力のレーザ光で除去できる硬さになること。

ii.仮焼成後の塗布液膜２が、レーザ照射装置３０によるレーザ光の照射によって不要部分（非パターン部）が除去された後に、除去されずに残った塗布液膜２が、側面部２ａ（図３参照）において、流動せずにその形状を保ち得る硬さになること。

レーザ照射装置３０は、図３に示す如く、基板ステージ３１を水平に配置し、基板ステージ３１の上面に、仮硬化装置２０により塗布液膜２が仮硬化された基板１が供給される。この基板１は、基板ステージ３１に真空吸着や静電吸着等の手段によって吸着保持される。

レーザ照射装置３０は、基板ステージ３１の上方にＸ−Ｙ方向移動装置３２を配置し、Ｘ−Ｙ方向移動装置３２に支持したレーザ照射器３３をＸ方向及びＹ方向に沿って移動可能にする。レーザ照射器３３は、制御部３５により制御されるレーザ発振器３４により駆動され、適宜の出力のレーザ光を照射可能にする。

従って、レーザ照射装置３０は、制御部３５によってＸ−Ｙ方向移動装置３２及びレーザ発振器３４を制御することにより、レーザ照射器３３を基板ステージ３１上の基板１の上方にてＸ方向及びＹ方向の所定の移動経路に沿って移動しながら、レーザ照射器３３により適宜の出力のレーザ光を当該基板１上の塗布液膜２に照射する。これにより、レーザ照射装置３０は、基板１上で仮硬化されている塗布液膜２における不要部分にレーザ光を照射して塗布液膜２の不要部分を除去してパターニングする。

本硬化装置４０は、レーザ照射装置３０により不要部分が除去されてパターニングされた基板１上の塗布液膜２を本硬化させ、パターニング済の塗布膜３（パターン膜）を得る。本実施例において、本硬化装置４０は基板１を加熱焼成する本焼成装置４０Ａとされる。本焼成装置４０Ａは、ホットプレート等のヒータ４１にて構成され、このヒータ４１上に基板１を載置し、基板１上にて不要部分が除去された有機導電膜用の塗布液膜２を本硬化させ、パターニング済の有機導電膜の塗布膜３とする。

従って、パターン膜形成装置１００によりパターニングされた塗布膜３を形成する手順は以下の通りになる（図４）。

(1)塗布装置１０により基板１上に膜形成材料の塗布液、本実施例では有機導電膜用の塗布液を塗布する。

(2)上述(1)において基板１上に塗布された有機導電膜用の塗布液によって形成された塗布液膜２を仮硬化装置２０、本実施例では仮焼成装置２０Ａにより仮焼成し、該塗布液膜２を仮硬化させる。この仮焼成後の塗布液膜２は、溶媒成分が残っており、本焼成後の塗布膜３よりも軟らかい。

(3)上述(2)において仮硬化装置２０により仮硬化された塗布液膜２における不要部分にレーザ照射装置３０によってレーザ光を照射し、塗布液膜２の不要部分を除去してパターニングする。

(4)上述(3)において不要部分が除去された塗布液膜２を、本硬化装置４０、本実施例では本焼成装置４０Ａにより本焼成し、塗布液膜中の溶媒成分を除去して該塗布液膜２を本硬化させることにより、パターニング済の塗布膜３（パターン膜）を得る。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)仮硬化された塗布液膜２における不要部分にレーザ光を照射して塗布液膜２の不要部分を除去した後、不要部分が除去された塗布液膜２を本硬化させてパターニングされた塗布膜３を得る。

レーザ光が照射されて不要部分が除去された仮硬化状態の塗布液膜２は、溶媒成分が残っていて硬度が本硬化された塗布膜３よりも軟らかく、本硬化された塗布膜３を除去するに要するレーザ光の出力よりも低出力のレーザ光の照射でもその不要部分を除去させ得る。仮硬化された塗布液膜２を低出力のレーザ光で照射して該塗布液膜２の不要部分を除去することで、基板１への損傷を防止できる。

レーザ光によって不要部分が除去された塗布液膜２を本硬化させることにより、パターニングされた硬い塗布膜３を得ることができる。

(b)基板１上に有機導電膜を形成するとき、基板１上に形成された有機導電膜用の塗布液膜２を仮焼成させることにより、該有機導電膜用の塗布液膜２を仮硬化させることができる。

(c)基板１上に形成された有機導電膜用の塗布液膜２を仮焼成させる第１の条件として、仮焼成後の塗布液膜２が、基板１への損傷を回避可能な出力のレーザ光で除去できる程度の硬さに仮硬化させる。これにより、レーザ光の照射によって塗布液膜２の不要部分を確実に除去しながら、基板１への損傷を防止できる。

(d)基板１上に形成された有機導電膜用の塗布液膜２を仮焼成させる第２の条件として、仮焼成後の塗布液膜２が、レーザ光の照射によって非パターン部が除去された後に、除去されずに残った塗布液膜２が流動せずにその形状を保つ、より具体的には、塗布液膜２の側面部２ａ（図４参照）が流動せずにその形状を保つことができる程度の硬さに仮硬化させる。これにより、仮焼成に続く本焼成によって本硬化される塗布膜３に所望のパターンを確実に形成できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明の基板は、樹脂基板に限らず、フィルム、ガラス基板であっても良い。

また、本発明の膜形成材料の塗布液は、有機導電膜用の塗布液に限らない。

また、本発明の仮硬化装置及び本硬化装置はヒータ等からなる仮焼成装置及び本焼成装置に限らない。

塗布装置１０をインクジェット方式の塗布ヘッドで塗布液を塗布するものとしたが、これに限られるものではなく、スリット状のノズルから塗布液を塗布させつつ基板１上に塗布するスリットコーター方式や、回転するロールに塗布液を塗りつけ、基板に塗布するロールコーター方式等、他の方式の塗布装置を用いることも可能である。

また、仮硬化装置２０としての仮焼成装置２０Ａによって塗布液膜２の溶媒成分を不完全に蒸発させ、本硬化装置４０としての本焼成装置４０Ａによって塗布液膜２の溶媒成分を完全に除去して塗布膜３とするものとして説明したが、これに限られるものではなく、重合などの化学的反応を伴って硬化するもの、或いは、化学的反応のみで硬化するものであっても良く、要は、仮硬化によって塗布液膜２を不完全な硬化状態とし、本硬化によって塗布液膜２を完全に硬化させることができるものであれば、適用可能である。

本発明によれば、基板上に形成された塗布液膜における不要部分にレーザ光を照射して行なうパターン膜の形成装置及び方法であって、塗布液膜の下地たる基板に損傷を与えることを防止しながら、所望のパターンの塗布膜を形成することができるパターン膜の形成装置及び方法を提供することができる。

１ 基板
２ 塗布液膜
３ 塗布膜
１０ 塗布装置
２０ 仮硬化装置
２０Ａ 仮焼成装置
３０ レーザ照射装置
４０ 本硬化装置
４０Ａ 本焼成装置
１００ パターン膜形成装置

Claims (6)

1. 基板上に所望のパターンで塗布膜を形成するパターン膜の形成装置において、
   基板上に膜形成材料の塗布液を塗布する塗布装置と、
   基板上に塗布された塗布液によって形成された塗布液膜を仮硬化させる仮硬化装置と、
   仮硬化された塗布液膜における不要部分にレーザ光を照射して塗布液膜の不要部分を除去するレーザ照射装置と、
   不要部分が除去された塗布液膜を本硬化させて塗布膜を得る本硬化装置とを有してなることを特徴とするパターン膜の形成装置。
2. 前記塗布装置は、基板上に有機導電膜用の塗布液を塗布するものであり、
   仮硬化装置は、基板上に塗布された有機導電膜用の塗布液によって形成された塗布液膜を仮焼成させる仮焼成装置である請求項１に記載のパターン膜の形成装置。
3. 前記仮焼成装置は、
   仮焼成後の塗布液膜が、基板への損傷を回避可能な出力のレーザ光で除去できること、及び
   仮焼成後の塗布液膜が、レーザ光の照射によって不要部分が除去された後に、除去されずに残った塗布液膜がその形状を保つこと
   を条件に、塗布液膜を仮焼成させる請求項２に記載のパターン膜の形成装置。
4. 基板上に所望のパターンで塗布膜を形成するパターン膜の形成方法において、
   基板上に膜形成材料の塗布液を塗布する工程と、
   基板上に塗布された塗布液によって形成された塗布液膜を仮硬化させる工程と、
   仮硬化された塗布液膜における不要部分にレーザ光を照射して塗布液膜の不要部分を除去する工程と、
   不要部分が除去された塗布液膜を本硬化させて塗布膜を得る工程とを有してなることを特徴とするパターン膜の形成方法。
5. 前記基板上に膜形成材料の塗布液を塗布する工程が、基板上に有機導電膜用の塗布液を塗布するものであり、
   前記基板上に塗布された塗布液によって形成された塗布液膜を仮硬化させる工程が、基板上に塗布された有機導電膜用の塗布液によって形成された塗布液膜を仮焼成させるものである請求項４に記載のパターン膜の形成方法。
6. 前記仮焼成される塗布液膜を、
   仮焼成後の塗布液膜が、基板への損傷を回避可能な出力のレーザ光で除去できること、及び
   仮焼成後の塗布液膜が、レーザ光の照射によって不要部分が除去された後に、除去されずに残った塗布液膜がその形状を保つこと
   を条件に仮焼成させる請求項５に記載のパターン膜の形成方法。

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