JP3849545B2 - 薄膜形成装置と薄膜形成方法、回路パターンの製造装置と回路パターンの製造方法と電子機器、及びレジストパターンの製造装置とレジストパターンの製造方法 - Google Patents
薄膜形成装置と薄膜形成方法、回路パターンの製造装置と回路パターンの製造方法と電子機器、及びレジストパターンの製造装置とレジストパターンの製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶剤中に膜材料が溶解または分散されてなる塗布液を基板上に塗布して薄膜や回路パターンを形成する薄膜形成装置と薄膜形成方法、さらにこれらを用いた回路パターンの製造装置と回路パターンの製造方法とそれにより得られる回路パターンを含む電子機器、及びレジストパターンの製造装置とレジストパターンの製造方法に関し、特に高精細なパターンを容易にかつ効率良く作製するのに好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、薄膜形成技術の一つとして薄膜塗布法として利用されているスピンコート法は、塗布液を基板上に滴下した後に、基板を回転させて遠心力により基板全面に塗布を行って薄膜を形成する方法であり、材料の粘度や回転数及び回転保持時間により膜厚を制御するものである。このスピンコート法は、例えば半導体製造工程等に用いられるフォトレジスト膜やＳＯＧ（スピンオンガラス）等の層間絶縁膜の形成、液晶装置製造工程等における配向膜の形成及び光ディスク等の製造工程における保護膜の形成等に広く用いられている。
【０００３】
上記スピンコート法は、供給された塗布液の大半が飛散してしまうため、多くの塗布液を供給する必要があると共に無駄が多く、生産コストが高くなる不都合があった。また、基板を回転させるため、遠心力により塗布液が内側から外側へと流動し、外周領域の膜厚が内側よりも厚くなる傾向があるため、膜厚が不均一になる不都合があった。これらの対策のため、近年、いわゆるインクジェット塗布法を利用した技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特開平１０−２６０３０７号公報には、図８に示すように、少なくとも液滴吐出ヘッド６１と、該液滴吐出ヘッド６１を第１の方向（例えばＹ軸方向）に駆動する第１移動機構６２，６４と、基板ＳＵＢを載置する載置台６７と、該載置台６７を第１の方向と直交する第２の方向（例えばＸ軸方向）に移動させる第２移動機構６３，６５と、液滴吐出ヘッド６１によるインク滴の吐出並びに第１移動機構及び第２移動機構の移動を制御する制御回路６６と、基板ＳＵＢ上に吐出されたインク滴を加熱する加熱装置６８を備えたカラーフィルタの製造装置が開示されている。この液滴吐出ヘッド６１は、複数のノズルを一列に並べた構造になっている。
【０００５】
このように従来のインクジェット塗布装置は、液滴吐出ヘッドをＸ軸またはＹ軸のいずれか一方の方向に沿って移動させ、基板を載置したステージをいずれか他方の方向に沿って移動させるように構成されている。さらに、別な装置として、液滴吐出ヘッドを固定状態で配置し、基板をＸ軸及びＹ軸方向に沿って移動可能なもの（ＸＹステージ）として構成したものが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術による装置は、描画方向については任意の吐出間隔で高速度の描画が可能であるが、該描画方向と直交する改行方向については、液滴吐出ヘッドのノズル間隔より小さい吐出間隔で描画することは不可能であるため、多数回のスキャンを繰り返して作製しなければならず、生産性が著しく低くなる問題があった。例えば、基板上に短い間隔で塗布液を吐出し、一本の線状をなす薄膜ラインを形成する場合、前記描画方向では高速度で例えば１０μｍまたはそれ以下の間隔でドットを形成することにより線状の薄膜ラインを形成可能であるが、前記改行方向に沿って、このような線状の薄膜ラインを形成しようとする場合、各ヘッド間の離間距離／前記ドット間隔（例えば各ヘッド間の離間距離が１５０μｍ、上記ドット間隔を１０μｍとすると、１５０／１０＝１５）の回数だけスキャンを繰り返してラインを形成しなければならない。
このように、従来技術による装置では、縦横に伸びる薄膜ラインを形成する場合、描画方向に沿うラインでは高速度で形成可能であるが、改行方向に沿うラインは多数回のスキャンを繰り返して形成せねばならず、生産性が著しく低かった。このため、インクジェット塗布法を、縦横に伸びるラインを含む回路パターンやレジストパターンの形成に適用することは困難であり、その適用用途が制限されていた。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、高精細なパターンを容易にかつ効率よく作製可能な薄膜形成装置と薄膜形成方法、回路パターンの製造装置と回路パターンの製造方法と電子機器、及びレジストパターンの製造装置とレジストパターンの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、溶剤中に膜材料が溶解または分散されてなる塗布液を基板上に塗布して薄膜を形成する薄膜形成装置であって、前記基板を載置し、該基板を第１の方向と、該第１の方向と交差する第２の方向とに移動させる移動機構と、該移動機構によって第１の方向を移動する基板上に塗布液を吐出する第１吐出手段と、該移動機構によって第２の方向を移動する基板上に塗布液を吐出する第２吐出手段と、前記移動機構の移動動作と前記第１、第２吐出手段の塗布液吐出を制御する制御部とを備え、前記第１吐出手段と前記第２吐出手段の一方または両方は、少なくとも一列に複数のノズルが配列されてなるとともに、これらのノズルの配列方向が前記第１の方向または第２の方向に対する角度を変更可能に設けられており、前記制御部は、移動機構によって第１の方向に沿って基板が移動する際に第１吐出手段から塗布液を吐出することと、第２の方向に沿って基板が移動する際に第２吐出手段から塗布液を吐出することを少なくとも制御することを特徴とする薄膜形成装置を提供する。
【０００９】
本発明の薄膜形成装置は、基板を第１の方向に移動させ、第１吐出手段によって該第１の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２吐出手段によって第２の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる薄膜を簡単に且つ効率よく形成することができる。
【００１０】
本発明の薄膜形成装置において、前記制御部は、前記第１吐出手段によって第１の方向に沿った薄膜ラインを基板上に形成するとともに、前記第２吐出手段によって第２の方向に沿った薄膜ラインを基板上に形成するように、前記第１、第２吐出手段の塗布液吐出と、前記移動機構の移動を制御することが望ましい。
また本発明の薄膜形成装置において、前記移動機構が移動する第１の方向に対して第２の方向が直交する構成とすることが望ましい。
このように制御することで、基板上に縦横に伸びる回路パターンやレジストパターンを簡単に且つ効率よく形成することができる。
【００１１】
また本発明の薄膜形成装置において、前記第１吐出手段と前記第２吐出手段の一方または両方は、少なくとも一列に複数のノズルが配列されてなるとともに、これらのノズルの配列方向が前記第１の方向または第２の方向に対する角度を変更可能に設けられていることが望ましい。
このように吐出手段のノズル配列方向を変更することによって、ノズル間隔を短縮することができ、より精細なパターンを簡単に且つ効率よく形成することができる。
【００１２】
さらに本発明の薄膜形成装置において、前記基板に着弾した塗布液を加熱する加熱装置を備えた構成とすることが望ましい。
この加熱装置を設けることによって、塗布液吐出後に直ちに薄膜を乾燥することができ、作業効率を向上させることができる。
【００１３】
また本発明の薄膜形成方法は、溶剤中に膜材料が溶解または分散されてなる塗布液を基板上に塗布して薄膜を形成する薄膜形成方法であって、前記の薄膜形成装置を用い、移動機構によって第１の方向に沿って基板を移動させて第１吐出手段から塗布液を吐出し、次いで第２の方向に沿って基板を移動させて第２吐出手段から塗布液を吐出して薄膜を形成することを特徴としている。
本発明の薄膜形成方法によれば、基板を第１の方向に移動させ、第１吐出手段によって該第１の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２吐出手段によって第２の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる薄膜を簡単に且つ効率よく形成することができる。
【００１４】
本発明はまた、基板上に形成される導体からなる回路パターンの製造装置であって、前記の薄膜形成装置を備え、該薄膜形成装置は、前記基板上に形成される回路パターンの少なくとも一部を形成するものであることを特徴とする回路パターンの製造装置を提供する。
本発明の回路パターンの製造装置によれば、基板を第１の方向に移動させ、第１吐出手段によって該第１の方向に沿って導電性材料を含む塗布液を吐出して薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２吐出手段によって第２の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる高精細な回路パターンを簡単に且つ効率よく形成することができる。
【００１５】
さらに本発明は、基板上に形成される導体からなる回路パターンの製造方法であって、前記の薄膜形成装置を用い、移動機構によって第１の方向に沿って基板を移動させて第１吐出手段から導電性材料を含む塗布液を吐出し、回路パターンのうち第１の方向に沿う部分のみに薄膜を形成し、次いで第２の方向に沿って基板を移動させて第２吐出手段から該塗布液を吐出し、回路パターンのうち第２の方向に沿う部分に薄膜を形成した後、基板を焼成して導体からなる回路パターンを形成することを特徴とする回路パターンの製造方法を提供する。
本発明の回路パターンの製造方法によれば、基板を第１の方向に移動させ、第１吐出手段によって該第１の方向に沿って導電性材料を含む塗布液を吐出して薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２吐出手段によって第２の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる高精細な回路パターンを簡単に且つ効率よく形成することができる。
【００１６】
また本発明は、前記の回路パターンの製造方法により形成された回路パターン及び前記回路パターンに導電接続される電子デバイスを含むことを特徴とする電子機器を提供する。
本発明による電子機器は、回路パターンを高い生産効率で作製できるので、高品質を有しつつ、安価なものとすることができる。
【００１７】
さらに本発明は、基板上にレジストパターン薄膜を形成するレジストパターンの製造装置であって、前記に記載の薄膜形成装置を備え、該薄膜形成装置は、前記基板上に形成されるレジストパターンの少なくとも一部を形成することを特徴とするレジストパターンの製造装置を提供する。
本発明のレジストパターンの製造装置によれば、基板を第１の方向に移動させ、第１吐出手段によって該第１の方向に沿ってレジスト材料を含む塗布液を吐出してレジスト薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２吐出手段によって第２の方向に沿って塗布液を吐出してレジスト薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる高精細なレジストパターンを簡単に且つ効率よく形成することができる。したがって、本発明によれば、各種レジストのダイレクトパターニングを実現することができるので、レジスト工程を簡略化できるとともに、レジスト材料の無駄を省いて製造コストを低減することができる。
【００１８】
また本発明は、基板上にレジストパターン薄膜を形成するレジストパターンの製造方法であって、前記の薄膜形成装置を用い、移動機構によって第１の方向に沿って基板を移動させて第１吐出手段からレジスト材料を含む塗布液を吐出し、レジストパターンのうち第１の方向に沿う部分のみにレジスト薄膜を形成し、次いで第２の方向に沿って基板を移動させて第２吐出手段から該塗布液を吐出し、レジストパターンのうち第２の方向に沿う部分にレジスト薄膜を形成することを特徴とするレジストパターンの製造方法を提供する。
本発明のレジストパターンの製造方法によれば、基板を第１の方向に移動させ、第１吐出手段によって該第１の方向に沿ってレジスト材料を含む塗布液を吐出してレジスト薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２吐出手段によって第２の方向に沿って塗布液を吐出してレジスト薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる高精細なレジストパターンを簡単に且つ効率よく形成することができる。したがって、本発明によれば、各種レジストのダイレクトパターニングを実現することができるので、レジスト工程を簡略化できるとともに、レジスト材料の無駄を省いて製造コストを低減することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は、本発明に係る薄膜形成装置の一実施形態を例示するものであり、適宜な基板ＳＵＢ上に回路パターン、またはレジストパターンを形成するために塗布液Ｌを塗布するための薄膜形成装置１を示している。この薄膜形成装置１は、基板ＳＵＢを載置し、該基板ＳＵＢを第１の方向（以下、Ｘ軸方向という）と、それと直交する第２の方向（以下、Ｙ軸方向という）とに移動させる移動機構４と、移動機構４によってＸ軸方向を移動する基板ＳＵＢ上に塗布液Ｌを吐出する第１吐出手段としての第１液滴吐出ヘッド２と、該移動機構４によってＹ軸方向を移動する基板ＳＵＢ上に塗布液Ｌを吐出する第２吐出手段としての第２液滴吐出ヘッド３と、移動機構４の移動動作と前記第１、第２液滴吐出ヘッド２，３の塗布液吐出を制御する制御部Ｃとを備えて構成されている。
【００２０】
移動機構４は、任意の移動速度でＸ軸及びＹ軸方向に沿って移動可能かつ位置決め可能なリニアモータ等の駆動機構を備え、ＸＹステージと称される周知の移動機構装置を用いることができる。この移動機構４の寸法、駆動方式、制御方式、位置決め精度等は特に限定されることなく、作製する回路パターンやレジストパターンの寸法、必要な寸法精度などに応じて、適宜選択使用することができる。
【００２１】
第１、第２液滴吐出ヘッド２，３は、それぞれ移動機構４のＸ軸移動範囲内とＹ軸移動範囲内の所定位置に、ノズルを下方に向けて支持部材に固定されまたは吊下状態で取り付けられている。これらの第１、第２液滴吐出ヘッド２，３は垂直中心軸を中心に液滴吐出ヘッド２，３を回転させて下方の基板ＳＵＢに対して任意な角度（θ）に設定可能なステッピングモータ等の機構を備えている。
【００２２】
上記液滴吐出ヘッド２，３には、管路５，６を介してそれぞれの液滴吐出ヘッド２，３に供給される塗布液Ｌを貯留するタンクＴが設けられている。塗布液Ｌは、それぞれのタンクＴから管路６を介して液滴吐出ヘッド２，３に送られ、各液滴吐出ヘッド２，３から吐出されて、基板ＳＵＢ上に塗布される。
前記液滴吐出ヘッド２，３は、例えばピエゾ素子によって液室を圧縮してその圧力波で液体を吐出させるものであって、一列又は複数列に配列された複数のノズル（ノズル孔）を有している。
【００２３】
これらの液滴吐出ヘッド２，３の構造の一例を説明すると、液滴吐出ヘッド２，３は、図３（ａ）に示すように例えばステンレス製のノズルプレート１２と振動板１３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１４を介して接合したものである。ノズルプレート１２と振動板１３との間には、仕切部材１４によって複数の空間１５と液溜まり１６とが形成されている。各空間１５と液溜まり１６の内部は塗布液Ｌで満たされており、各空間１５と液溜まり１６とは供給口１７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１２には、空間１５から塗布液Ｌを噴射するためのノズル１８が形成されている。一方、振動板１３には、液溜まり１６に塗布液Ｌを供給するための孔１９が形成されている
【００２４】
また、振動板１３の空間１５に対向する面と反対側の面上には、図３（ｂ）に示すように圧電素子（ピエゾ素子）２０が接合されている。この圧電素子２０は、一対の電極２１の間に位置し、通電するとそ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２０が接合されている振動板１３は、圧電素子２０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１５の容積が増大するようになっている。したがって、空間１５内に増大した容積分に相当する塗布液Ｌが、液溜まり１６から供給口１７を介して流入する。また、このような状態から圧電素子２０への通電を解除すると、圧電素子２０と振動板１３はともに元の形状に戻る。したがって、空間１５も元の容積に戻ることから、空間１５内部の塗布液Ｌの圧力が上昇し、ノズル１８から基板に向けて塗布液Ｌの液滴２２が吐出される。
ここで、第１及び第２の吐出手段として、それぞれ一つの液滴吐出ヘッドで構成しているが、これに限らず、それぞれ複数個の液滴吐出ヘッドで構成してもよい。
なお、液滴吐出ヘッド２の方式としては、前記の圧電素子２０を用いたピエゾジェットタイプ以外の方式でもよく、例えば、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式を採用してもよい。
また、塗布液の吐出量を制御できるものであれば、吐出手段としてディスペンサーを採用してもよい。
【００２５】
前記制御部Ｃは、装置全体の制御を行うマイクロプロセッサ等のＣＰＵや、各種信号の入出力機能を有するコンピュータなどによって構成されたもので、図１、図２に示したように第１、第２の液滴吐出ヘッド２，３及び移動機構４にそれぞれ電気的に接続されたことにより、第１、第２液滴吐出ヘッド２，３による吐出動作、及び移動機構４による移動動作の少なくとも一方、本例では両方を制御するものとなっている。そして、このような構成とすることによって、図２に示すように、移動機構４によってＸ軸方向に沿って移動する基板ＳＵＢ上に、第１液滴吐出ヘッド２の少なくとも１つのノズルから塗布液Ｌを吐出し、所望の描画ラインを形成すること、および移動機構４によってＹ軸方向に沿って移動する基板ＳＵＢ上に、第２液滴吐出ヘッド３の少なくとも１つのノズルから塗布液Ｌを吐出し、所望の描画ラインを形成すること、のいずれか一方を実行することを制御することができるようになっている。
【００２６】
また制御部Ｃは、前記膜厚を制御する機能として、基板ＳＵＢ上の塗布液Ｌの吐出間隔を変える制御機能と、１ドット当たりの塗布液Ｌの吐出量を変える制御機能と、ノズル１８の配列方向と移動機構４による移動方向との角度θを変える制御機能と、基板ＳＵＢ上の同一位置に繰り返し塗布を行う際に繰り返す塗布ごとに塗布条件を設定する制御機能と、基板ＳＵＢ上を複数の領域に分けて各領域ごとに塗布条件を設定する制御機能とを備えることができる。例えば、図２に示すように液滴吐出ヘッド２，３を回転させ、図４に示すようにノズル１８の配列方向と移動方向（例えばＸ軸方向）との角度θを狭くすることにより、実際のノズルピッチＤよりも見かけ上のノズルピッチＥを狭くして単位移動距離当たりの塗布量を多くすることができ、これにより膜厚を厚くすることができる。
【００２７】
さらに、制御部Ｃは、前記吐出間隔を変える制御機能として、基板ＳＵＢと液滴吐出ヘッド２，３との相対的な移動の速度を変えて吐出間隔を変える制御機能と、移動時における吐出の時間間隔を変えて吐出間隔を変える制御機能と、複数のノズルのうち同時に塗布液Ｌを吐出させるノズルを任意に設定して吐出間隔を変える機能を備えることもできる。
さらに、薄膜形成装置の適所に、基板ＳＵＢ上に塗布した塗布液Ｌを加熱乾燥するための図示略の加熱手段を配設し、制御部Ｃによってその加熱状態を制御することもできる。このための加熱手段としては、温風ヒーター、赤外線ランプなどを適用することができる。
【００２８】
次に、本発明に係る回路パターンの製造方法に実施形態として、図１及び図２に示す構成の上述した薄膜形成装置１を用い、図６に示す角形スパイラル形状の回路パターン３１を形成する場合について、図５及び図６を参照して説明する。この回路パターンの製造において、使用する塗布液Ｌは、液滴吐出ヘッド２，３によってノズルから吐出することができる液状であり、基体上に形成された塗膜を乾燥、加熱焼成することによって電気配線として充分使用できる導電性を有する回路導体が得られるものであればよく、好ましくは金、銀などの金属微粒子を有機溶剤中に均一且つ安定に分散させた金属微粉末分散液が使用される。本発明において好適な塗布液の市販品としては、例えば真空冶金株式会社製のパーフェクトゴールド（商品名）とパーフェクトシルバー（商品名）を挙げることができるが、これらに制限されない。
【００２９】
また基体としては、前記塗布液からなる塗膜を所望位置に塗布後、焼成して回路導体を形成するために必要な焼成温度に耐え得るものであれば良く、その材料や形状、大きさ等は特に限定されないが、好ましくはガラス基板、表面の少なくとも一部に絶縁処理を施したシリコンウェハなどの金属製基板、ポリイミド樹脂などの耐熱性合成樹脂基板などの種々の基板を用いることができる。さらに、基体としては、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置などの種々の電子機器の未完成品などを用いることができる。特に本発明方法では、液滴吐出ヘッド２，３を用いて金属微粒子を含む塗布液を基体上の所望位置に塗布し、乾燥、加熱焼成して回路導体を形成するので、必要に応じて液滴吐出ヘッド２，３の吐出条件を適宜設定することで、基体表面に多少の凹凸が存在しても塗膜を形成することができる。
【００３０】
前記塗布液Ｌと、図１及び図２に示す前記薄膜形成装置１を用いて、適当な基板ＳＵＢ上に回路導体からなる回路パターンを形成するには、移動機構４に基板ＳＵＢを載置し、基板ＳＵＢをＸ軸方向に移動させ、Ｘ軸方向に描画するように配置された第１液滴吐出ヘッド２から塗布液Ｌを吐出し、図５に示すように、形成するべき回路パターンのうち、Ｘ軸方向に沿って伸びる部分のみを描画して薄膜ライン３０を形成する。この薄膜ライン３０の描画において、第１の液滴吐出ヘッド２のノズルから基板ＳＵＢ上に、例えば２０μｍのドット間隔でＸ軸方向に沿って連続的にドットを形成することで、実質的に一本の線状となった薄膜ライン３０を形成できる。
【００３１】
前記Ｘ軸方向の描画は、第１液滴吐出ヘッド２の描画方向に沿って実行され、図５に示すように平行な複数本の薄膜ライン３０を形成する場合、一列に並べた多数のノズルのうち、薄膜ライン３０の位置に対応するノズルから同時に塗布液Ｌを吐出することによって、少ないスキャン回数で、望ましくは一度のスキャンで複数本の薄膜ライン３０を形成することができ、したがって効率よく描画することができる。図４に示した通り、該ヘッドの向きを傾けることによって、実際のノズルピッチＤよりも見かけ上のノズルピッチＥを狭くすることができ、該ヘッドの角度θを適宜調節することによってノズルピッチＥを調節することが可能である。
【００３２】
このＸ軸方向の描画を終えた後、基板ＳＵＢをＹ軸方向に沿って移動させ、第２液滴吐出ヘッド３を用いて、形成するべき回路パターンのうち、残るＹ軸方向に沿って伸びる部分を描画し、図６に示すように、回路パターンに沿う角形スパイラル状の薄膜ライン３１を形成する。
【００３３】
この第２液滴吐出ヘッド３を用いるＹ軸方向に沿う描画は、前記第１液滴吐出ヘッド２を用いるＸ軸方向の描画と同様に行うことができる。すなわち、図５に示すようにＸ軸方向に沿って設けられた複数本の平行な薄膜ライン３０の端部を結んで、図６に示すような角形スパイラル状回路パターン用の薄膜ライン３１を形成するため、Ｙ軸方向に沿う複数本の薄膜ラインを形成する場合、第２液滴吐出ヘッド３の一列に並べた多数のノズルのうち、それらのＹ軸方向に沿うラインに対応するノズルから同時に塗布液Ｌを吐出することによって、少ないスキャン回数で、望ましくは一度のスキャンで複数本の薄膜ラインを形成することができ、したがって効率よく描画することができる。また図４に示した通り、第２液滴吐出ヘッドの向きを傾けることによって、実際のノズルピッチＤよりも見かけ上のノズルピッチＥを狭くすることができ、該ヘッドの角度θを適宜調節することによりノズルピッチＥを調節することが可能である。
【００３４】
このようにＸ軸方向とＹ軸方向に沿う薄膜ラインをそれぞれ別個の液滴吐出ヘッド２，３で描画することによって、基板上に縦横に伸びる回路パターンを簡単に且つ効率よく形成することができるようになる。
【００３５】
基板上に回路パターンに沿って金属微粒子を含む塗布液Ｌを塗布した後、この基板を乾燥し、さらに塗布液中に含まれる金属微粒子が基板上に焼結される温度以上の温度で焼成することによって、金属微粒子が基板上に、および互いに接合され、十分な導電性を有する導体からなる回路パターン３１が形成される。この乾燥温度は、塗布液Ｌ中の金属微粒子を分散するために用いられる溶剤を完全に留去可能な温度とされ、通常は５０〜１５０℃程度、好ましくは９０〜１２０℃程度とされ、また乾燥時間は、１〜６０分程度、好ましくは２〜５分間程度とすることができる。また前記焼成温度は、塗布液Ｌに含まれる金属微粒子によって適宜変更され、金属微粒子として平均粒径が０．１μｍ以下の超微粒子を含む塗布液を用いる場合、その焼成温度は金属自体の融点より格段に低い温度で焼成することができる。例えば、金または銀の超微粒子（平均粒径０．０１μｍ程度）を配合した塗布液Ｌにあっては、２００〜４００℃程度、好ましくは２５０〜３００℃程度の低温で焼成することができる。
【００３６】
焼成を終え、回路パターン３１が形成された基板は、必要に応じて裁断し、ＩＣ、ＬＳＩなどの種々の電子部品を取り付けることによって、従来のプリント配線基板等の回路基板と同様に使用することができる。例えば、図６に例示したように角形スパイラル状の回路パターン３１を形成した基板は、マイクロ波を利用した、非接触型のデータキャリアシステムにおいて用いるタグとして用いることができる。このタグは、回路パターン３１の端部にＩＣチップを取り付け、回路パターン３１をアンテナとして機能させる。このようなタグは、スキャナ（リーダライター）と組み合わせて、タグとスキャナー間で無接触データ交信を行うことで、種々の物品の流通、管理等が可能となる。
【００３７】
次に、本発明に係るレジストパターンの製造方法の実施形態を図面を参照して説明する。
図７は透過型のＴＦＴ型(Thin Film Transistor型)の液晶装置４０の構成を模式的に示した分解斜視図である。
この液晶装置４０に、液晶駆動用ＩＣ、支持体などの付帯要素を装着することによって、最終製品としての液晶表示装置が構成される。
【００３８】
この液晶装置４０は、互いに対抗するように配置されたカラーフィルタ４７およびガラス基板５０と、これらの間に挟持された図示略の液晶層と、カラーフィルタ４７の上面側（観察者側）に付設された偏光板４５と、ガラス基板５０の下面側に付設された図示略の偏光板とを主体として構成されている。カラーフィルタ４７は透明なガラスからなる基板４２を具備し、ここでは観察者側に向いて設けられる表側の基板である。
【００３９】
カラーフィルタ４７は、基板４２と、該基板４２の下面に形成された黒色感光性樹脂膜からなる撥液層４３、着色部４１及びオーバーコート層４４とにより構成されている。カラーフィルタ４７の液晶層側に形成された液晶駆動用の電極４６は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極材料（以下、ＩＴＯと略記する）を、オーバーコート層４４の全面に形成させたものである。
【００４０】
ガラス基板５０上には絶縁層５３が形成され、この絶縁層５３の上には、ＴＦＴ型のスイッチング素子としての薄膜トランジスタ５５と画素電極５４が形成されている。
ガラス基板５０上に形成された絶縁層５３上には、マトリクス状に走査線５１と信号線５２とが形成され、これら走査線５１と信号線５２とに囲まれた領域毎に画素電極５４が設けられ、各画素電極５４のコーナー部分と走査線５１と信号線５２との間の部分に薄膜トランジスタ５５が組み込まれており、走査線５１と信号線５２に対する信号の印加によって薄膜トランジスタ５５をオン・オフして画素電極５４への通電制御を行うことができるように構成されている。また、対向側のカラーフィルタ４７側に形成された電極４６は、この実施形態では画素電極形成領域全体をカバーする全面電極とされている。
【００４１】
この液晶装置４０における走査線５１及び信号線５２のそれぞれは、本発明に係るレジストパターンの製造方法を用いて効率よく製造することができる。すなわち、ガラス基板５０上にスパッタ法によってＩＴＯを製膜した後、このＩＴＯを残す部分、すなわち画素電極５４、走査線５１および信号線５２を形成する部分に、図１及び図２に示す本発明に係る薄膜形成装置１を用いてレジスト材料を塗布し、レジスト薄膜を形成する。次いで、ＩＴＯ除去用のエッチング処理を行い、その後レジスト薄膜を除去することによって、ＩＴＯからなる走査線５１および信号線５２が形成される。
【００４２】
レジスト材料としては、当該分野で周知のレジスト材料を用いることができ、市販の各種製品の中から適宜選択して使用することができ、さらに使用に際しては、適当な溶剤を加えて希釈して用いることができる。レジスト材料として一般に用いられている市販品としては、例えば東京応化工業社製のＴＨＲ−Ｈ（商品名、ノボラック系）を挙げることができ、さらにこのレジスト材料は、適用な溶剤で希釈し、塗布液Ｌとして用いることが好ましい。このときの塗布液Ｌの粘度は、４〜８ｍＰａ・ｓ、好ましくは５〜７ｍＰａ・ｓ程度である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の薄膜形成装置及び薄膜形成方法によれば、基板を第１の方向に移動させ、第１液滴吐出ヘッドによって該第１の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２液滴吐出ヘッドによって第２の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる薄膜を簡単に且つ効率よく形成することができる。
【００４４】
また、本発明の回路パターンの製造装置と回路パターンの製造方法と電子機器によれば、基板を第１の方向に移動させ、第１液滴吐出ヘッドによって該第１の方向に沿って導電性材料を含む塗布液を吐出して薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２液滴吐出ヘッドによって第２の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる高精細な回路パターンを簡単に且つ効率よく形成することができる。
【００４５】
また、本発明のレジストパターンの製造装置とレジストパターンの製造方法によれば、基板を第１の方向に移動させ、第１液滴吐出ヘッドによって該第１の方向に沿ってレジスト材料を含む塗布液を吐出してレジスト薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２液滴吐出ヘッドによって第２の方向に沿って塗布液を吐出してレジスト薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる高精細なレジストパターンを簡単に且つ効率よく形成することができる。したがって、本発明によれば、各種レジストのダイレクトパターニングを実現することができるので、レジスト工程を簡略化できるとともに、レジスト材料の無駄を省いて製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る薄膜形成装置の一実施形態を示す要部斜視図である。
【図２】 同じ装置の概略的構成を示す平面図である。
【図３】 液滴吐出ヘッドの概略構成を説明するための図であり、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は要部側断面図である。
【図４】 液滴吐出ヘッドの角度を変えた場合のノズルピッチを説明する図である。
【図５】 本発明に係る回路パターンの製造方法の一例を説明する図であり、回路のパターンのＸ軸方向のみを描画した状態を示す平面図である。
【図６】 同じく回路パターンのＹ軸方向を描画した状態を示す平面図である。
【図７】 本発明に係るレジストパターンの製造方法の一例を説明するための液晶装置の斜視図である。
【図８】 従来装置を例示する斜視図である。
【符号の説明】
１ 薄膜形成装置
２ 第１液滴吐出ヘッド
３ 第２液滴吐出ヘッド
４ 移動機構
３０ 薄膜ライン
３１ 回路パターン
４０ 液晶装置
Ｃ 制御部
Ｌ 塗布液
ＳＵＢ 基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶剤中に膜材料が溶解または分散されてなる塗布液を基板上に塗布して薄膜や回路パターンを形成する薄膜形成装置と薄膜形成方法、さらにこれらを用いた回路パターンの製造装置と回路パターンの製造方法とそれにより得られる回路パターンを含む電子機器、及びレジストパターンの製造装置とレジストパターンの製造方法に関し、特に高精細なパターンを容易にかつ効率良く作製するのに好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、薄膜形成技術の一つとして薄膜塗布法として利用されているスピンコート法は、塗布液を基板上に滴下した後に、基板を回転させて遠心力により基板全面に塗布を行って薄膜を形成する方法であり、材料の粘度や回転数及び回転保持時間により膜厚を制御するものである。このスピンコート法は、例えば半導体製造工程等に用いられるフォトレジスト膜やＳＯＧ（スピンオンガラス）等の層間絶縁膜の形成、液晶装置製造工程等における配向膜の形成及び光ディスク等の製造工程における保護膜の形成等に広く用いられている。
【０００３】
上記スピンコート法は、供給された塗布液の大半が飛散してしまうため、多くの塗布液を供給する必要があると共に無駄が多く、生産コストが高くなる不都合があった。また、基板を回転させるため、遠心力により塗布液が内側から外側へと流動し、外周領域の膜厚が内側よりも厚くなる傾向があるため、膜厚が不均一になる不都合があった。これらの対策のため、近年、いわゆるインクジェット塗布法を利用した技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特開平１０−２６０３０７号公報には、図８に示すように、少なくとも液滴吐出ヘッド６１と、該液滴吐出ヘッド６１を第１の方向（例えばＹ軸方向）に駆動する第１移動機構６２，６４と、基板ＳＵＢを載置する載置台６７と、該載置台６７を第１の方向と直交する第２の方向（例えばＸ軸方向）に移動させる第２移動機構６３，６５と、液滴吐出ヘッド６１によるインク滴の吐出並びに第１移動機構及び第２移動機構の移動を制御する制御回路６６と、基板ＳＵＢ上に吐出されたインク滴を加熱する加熱装置６８を備えたカラーフィルタの製造装置が開示されている。この液滴吐出ヘッド６１は、複数のノズルを一列に並べた構造になっている。
【０００５】
このように従来のインクジェット塗布装置は、液滴吐出ヘッドをＸ軸またはＹ軸のいずれか一方の方向に沿って移動させ、基板を載置したステージをいずれか他方の方向に沿って移動させるように構成されている。さらに、別な装置として、液滴吐出ヘッドを固定状態で配置し、基板をＸ軸及びＹ軸方向に沿って移動可能なもの（ＸＹステージ）として構成したものが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術による装置は、描画方向については任意の吐出間隔で高速度の描画が可能であるが、該描画方向と直交する改行方向については、液滴吐出ヘッドのノズル間隔より小さい吐出間隔で描画することは不可能であるため、多数回のスキャンを繰り返して作製しなければならず、生産性が著しく低くなる問題があった。例えば、基板上に短い間隔で塗布液を吐出し、一本の線状をなす薄膜ラインを形成する場合、前記描画方向では高速度で例えば１０μｍまたはそれ以下の間隔でドットを形成することにより線状の薄膜ラインを形成可能であるが、前記改行方向に沿って、このような線状の薄膜ラインを形成しようとする場合、各ヘッド間の離間距離／前記ドット間隔（例えば各ヘッド間の離間距離が１５０μｍ、上記ドット間隔を１０μｍとすると、１５０／１０＝１５）の回数だけスキャンを繰り返してラインを形成しなければならない。
このように、従来技術による装置では、縦横に伸びる薄膜ラインを形成する場合、描画方向に沿うラインでは高速度で形成可能であるが、改行方向に沿うラインは多数回のスキャンを繰り返して形成せねばならず、生産性が著しく低かった。このため、インクジェット塗布法を、縦横に伸びるラインを含む回路パターンやレジストパターンの形成に適用することは困難であり、その適用用途が制限されていた。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、高精細なパターンを容易にかつ効率よく作製可能な薄膜形成装置と薄膜形成方法、回路パターンの製造装置と回路パターンの製造方法と電子機器、及びレジストパターンの製造装置とレジストパターンの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、溶剤中に膜材料が溶解または分散されてなる塗布液を基板上に塗布して薄膜を形成する薄膜形成装置であって、前記基板を載置し、該基板を第１の方向と、該第１の方向と交差する第２の方向とに移動させる移動機構と、該移動機構によって第１の方向を移動する基板上に塗布液を吐出する第１吐出手段と、該移動機構によって第２の方向を移動する基板上に塗布液を吐出する第２吐出手段と、前記移動機構の移動動作と前記第１、第２吐出手段の塗布液吐出を制御する制御部とを備え、前記第１吐出手段と前記第２吐出手段の一方または両方は、少なくとも一列に複数のノズルが配列されてなるとともに、これらのノズルの配列方向が前記第１の方向または第２の方向に対する角度を変更可能に設けられており、前記制御部は、移動機構によって第１の方向に沿って基板が移動する際に第１吐出手段から塗布液を吐出することと、第２の方向に沿って基板が移動する際に第２吐出手段から塗布液を吐出することを少なくとも制御することを特徴とする薄膜形成装置を提供する。
【０００９】
本発明の薄膜形成装置は、基板を第１の方向に移動させ、第１吐出手段によって該第１の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２吐出手段によって第２の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる薄膜を簡単に且つ効率よく形成することができる。
【００１０】
本発明の薄膜形成装置において、前記制御部は、前記第１吐出手段によって第１の方向に沿った薄膜ラインを基板上に形成するとともに、前記第２吐出手段によって第２の方向に沿った薄膜ラインを基板上に形成するように、前記第１、第２吐出手段の塗布液吐出と、前記移動機構の移動を制御することが望ましい。
また本発明の薄膜形成装置において、前記移動機構が移動する第１の方向に対して第２の方向が直交する構成とすることが望ましい。
このように制御することで、基板上に縦横に伸びる回路パターンやレジストパターンを簡単に且つ効率よく形成することができる。
【００１１】
また本発明の薄膜形成装置において、前記第１吐出手段と前記第２吐出手段の一方または両方は、少なくとも一列に複数のノズルが配列されてなるとともに、これらのノズルの配列方向が前記第１の方向または第２の方向に対する角度を変更可能に設けられていることが望ましい。
このように吐出手段のノズル配列方向を変更することによって、ノズル間隔を短縮することができ、より精細なパターンを簡単に且つ効率よく形成することができる。
【００１２】
さらに本発明の薄膜形成装置において、前記基板に着弾した塗布液を加熱する加熱装置を備えた構成とすることが望ましい。
この加熱装置を設けることによって、塗布液吐出後に直ちに薄膜を乾燥することができ、作業効率を向上させることができる。
【００１３】
また本発明の薄膜形成方法は、溶剤中に膜材料が溶解または分散されてなる塗布液を基板上に塗布して薄膜を形成する薄膜形成方法であって、前記の薄膜形成装置を用い、移動機構によって第１の方向に沿って基板を移動させて第１吐出手段から塗布液を吐出し、次いで第２の方向に沿って基板を移動させて第２吐出手段から塗布液を吐出して薄膜を形成することを特徴としている。
本発明の薄膜形成方法によれば、基板を第１の方向に移動させ、第１吐出手段によって該第１の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２吐出手段によって第２の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる薄膜を簡単に且つ効率よく形成することができる。
【００１４】
本発明はまた、基板上に形成される導体からなる回路パターンの製造装置であって、前記の薄膜形成装置を備え、該薄膜形成装置は、前記基板上に形成される回路パターンの少なくとも一部を形成するものであることを特徴とする回路パターンの製造装置を提供する。
本発明の回路パターンの製造装置によれば、基板を第１の方向に移動させ、第１吐出手段によって該第１の方向に沿って導電性材料を含む塗布液を吐出して薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２吐出手段によって第２の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる高精細な回路パターンを簡単に且つ効率よく形成することができる。
【００１５】
さらに本発明は、基板上に形成される導体からなる回路パターンの製造方法であって、前記の薄膜形成装置を用い、移動機構によって第１の方向に沿って基板を移動させて第１吐出手段から導電性材料を含む塗布液を吐出し、回路パターンのうち第１の方向に沿う部分のみに薄膜を形成し、次いで第２の方向に沿って基板を移動させて第２吐出手段から該塗布液を吐出し、回路パターンのうち第２の方向に沿う部分に薄膜を形成した後、基板を焼成して導体からなる回路パターンを形成することを特徴とする回路パターンの製造方法を提供する。
本発明の回路パターンの製造方法によれば、基板を第１の方向に移動させ、第１吐出手段によって該第１の方向に沿って導電性材料を含む塗布液を吐出して薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２吐出手段によって第２の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる高精細な回路パターンを簡単に且つ効率よく形成することができる。
【００１６】
また本発明は、前記の回路パターンの製造方法により形成された回路パターン及び前記回路パターンに導電接続される電子デバイスを含むことを特徴とする電子機器を提供する。
本発明による電子機器は、回路パターンを高い生産効率で作製できるので、高品質を有しつつ、安価なものとすることができる。
【００１７】
さらに本発明は、基板上にレジストパターン薄膜を形成するレジストパターンの製造装置であって、前記に記載の薄膜形成装置を備え、該薄膜形成装置は、前記基板上に形成されるレジストパターンの少なくとも一部を形成することを特徴とするレジストパターンの製造装置を提供する。
本発明のレジストパターンの製造装置によれば、基板を第１の方向に移動させ、第１吐出手段によって該第１の方向に沿ってレジスト材料を含む塗布液を吐出してレジスト薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２吐出手段によって第２の方向に沿って塗布液を吐出してレジスト薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる高精細なレジストパターンを簡単に且つ効率よく形成することができる。したがって、本発明によれば、各種レジストのダイレクトパターニングを実現することができるので、レジスト工程を簡略化できるとともに、レジスト材料の無駄を省いて製造コストを低減することができる。
【００１８】
また本発明は、基板上にレジストパターン薄膜を形成するレジストパターンの製造方法であって、前記の薄膜形成装置を用い、移動機構によって第１の方向に沿って基板を移動させて第１吐出手段からレジスト材料を含む塗布液を吐出し、レジストパターンのうち第１の方向に沿う部分のみにレジスト薄膜を形成し、次いで第２の方向に沿って基板を移動させて第２吐出手段から該塗布液を吐出し、レジストパターンのうち第２の方向に沿う部分にレジスト薄膜を形成することを特徴とするレジストパターンの製造方法を提供する。
本発明のレジストパターンの製造方法によれば、基板を第１の方向に移動させ、第１吐出手段によって該第１の方向に沿ってレジスト材料を含む塗布液を吐出してレジスト薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２吐出手段によって第２の方向に沿って塗布液を吐出してレジスト薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる高精細なレジストパターンを簡単に且つ効率よく形成することができる。したがって、本発明によれば、各種レジストのダイレクトパターニングを実現することができるので、レジスト工程を簡略化できるとともに、レジスト材料の無駄を省いて製造コストを低減することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は、本発明に係る薄膜形成装置の一実施形態を例示するものであり、適宜な基板ＳＵＢ上に回路パターン、またはレジストパターンを形成するために塗布液Ｌを塗布するための薄膜形成装置１を示している。この薄膜形成装置１は、基板ＳＵＢを載置し、該基板ＳＵＢを第１の方向（以下、Ｘ軸方向という）と、それと直交する第２の方向（以下、Ｙ軸方向という）とに移動させる移動機構４と、移動機構４によってＸ軸方向を移動する基板ＳＵＢ上に塗布液Ｌを吐出する第１吐出手段としての第１液滴吐出ヘッド２と、該移動機構４によってＹ軸方向を移動する基板ＳＵＢ上に塗布液Ｌを吐出する第２吐出手段としての第２液滴吐出ヘッド３と、移動機構４の移動動作と前記第１、第２液滴吐出ヘッド２，３の塗布液吐出を制御する制御部Ｃとを備えて構成されている。
【００２０】
移動機構４は、任意の移動速度でＸ軸及びＹ軸方向に沿って移動可能かつ位置決め可能なリニアモータ等の駆動機構を備え、ＸＹステージと称される周知の移動機構装置を用いることができる。この移動機構４の寸法、駆動方式、制御方式、位置決め精度等は特に限定されることなく、作製する回路パターンやレジストパターンの寸法、必要な寸法精度などに応じて、適宜選択使用することができる。
【００２１】
第１、第２液滴吐出ヘッド２，３は、それぞれ移動機構４のＸ軸移動範囲内とＹ軸移動範囲内の所定位置に、ノズルを下方に向けて支持部材に固定されまたは吊下状態で取り付けられている。これらの第１、第２液滴吐出ヘッド２，３は垂直中心軸を中心に液滴吐出ヘッド２，３を回転させて下方の基板ＳＵＢに対して任意な角度（θ）に設定可能なステッピングモータ等の機構を備えている。
【００２２】
上記液滴吐出ヘッド２，３には、管路５，６を介してそれぞれの液滴吐出ヘッド２，３に供給される塗布液Ｌを貯留するタンクＴが設けられている。塗布液Ｌは、それぞれのタンクＴから管路６を介して液滴吐出ヘッド２，３に送られ、各液滴吐出ヘッド２，３から吐出されて、基板ＳＵＢ上に塗布される。
前記液滴吐出ヘッド２，３は、例えばピエゾ素子によって液室を圧縮してその圧力波で液体を吐出させるものであって、一列又は複数列に配列された複数のノズル（ノズル孔）を有している。
【００２３】
これらの液滴吐出ヘッド２，３の構造の一例を説明すると、液滴吐出ヘッド２，３は、図３（ａ）に示すように例えばステンレス製のノズルプレート１２と振動板１３とを備え、両者を仕切部材（リザーバプレート）１４を介して接合したものである。ノズルプレート１２と振動板１３との間には、仕切部材１４によって複数の空間１５と液溜まり１６とが形成されている。各空間１５と液溜まり１６の内部は塗布液Ｌで満たされており、各空間１５と液溜まり１６とは供給口１７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１２には、空間１５から塗布液Ｌを噴射するためのノズル１８が形成されている。一方、振動板１３には、液溜まり１６に塗布液Ｌを供給するための孔１９が形成されている
【００２４】
また、振動板１３の空間１５に対向する面と反対側の面上には、図３（ｂ）に示すように圧電素子（ピエゾ素子）２０が接合されている。この圧電素子２０は、一対の電極２１の間に位置し、通電するとそ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２０が接合されている振動板１３は、圧電素子２０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１５の容積が増大するようになっている。したがって、空間１５内に増大した容積分に相当する塗布液Ｌが、液溜まり１６から供給口１７を介して流入する。また、このような状態から圧電素子２０への通電を解除すると、圧電素子２０と振動板１３はともに元の形状に戻る。したがって、空間１５も元の容積に戻ることから、空間１５内部の塗布液Ｌの圧力が上昇し、ノズル１８から基板に向けて塗布液Ｌの液滴２２が吐出される。
ここで、第１及び第２の吐出手段として、それぞれ一つの液滴吐出ヘッドで構成しているが、これに限らず、それぞれ複数個の液滴吐出ヘッドで構成してもよい。
なお、液滴吐出ヘッド２の方式としては、前記の圧電素子２０を用いたピエゾジェットタイプ以外の方式でもよく、例えば、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式を採用してもよい。
また、塗布液の吐出量を制御できるものであれば、吐出手段としてディスペンサーを採用してもよい。
【００２５】
前記制御部Ｃは、装置全体の制御を行うマイクロプロセッサ等のＣＰＵや、各種信号の入出力機能を有するコンピュータなどによって構成されたもので、図１、図２に示したように第１、第２の液滴吐出ヘッド２，３及び移動機構４にそれぞれ電気的に接続されたことにより、第１、第２液滴吐出ヘッド２，３による吐出動作、及び移動機構４による移動動作の少なくとも一方、本例では両方を制御するものとなっている。そして、このような構成とすることによって、図２に示すように、移動機構４によってＸ軸方向に沿って移動する基板ＳＵＢ上に、第１液滴吐出ヘッド２の少なくとも１つのノズルから塗布液Ｌを吐出し、所望の描画ラインを形成すること、および移動機構４によってＹ軸方向に沿って移動する基板ＳＵＢ上に、第２液滴吐出ヘッド３の少なくとも１つのノズルから塗布液Ｌを吐出し、所望の描画ラインを形成すること、のいずれか一方を実行することを制御することができるようになっている。
【００２６】
また制御部Ｃは、前記膜厚を制御する機能として、基板ＳＵＢ上の塗布液Ｌの吐出間隔を変える制御機能と、１ドット当たりの塗布液Ｌの吐出量を変える制御機能と、ノズル１８の配列方向と移動機構４による移動方向との角度θを変える制御機能と、基板ＳＵＢ上の同一位置に繰り返し塗布を行う際に繰り返す塗布ごとに塗布条件を設定する制御機能と、基板ＳＵＢ上を複数の領域に分けて各領域ごとに塗布条件を設定する制御機能とを備えることができる。例えば、図２に示すように液滴吐出ヘッド２，３を回転させ、図４に示すようにノズル１８の配列方向と移動方向（例えばＸ軸方向）との角度θを狭くすることにより、実際のノズルピッチＤよりも見かけ上のノズルピッチＥを狭くして単位移動距離当たりの塗布量を多くすることができ、これにより膜厚を厚くすることができる。
【００２７】
さらに、制御部Ｃは、前記吐出間隔を変える制御機能として、基板ＳＵＢと液滴吐出ヘッド２，３との相対的な移動の速度を変えて吐出間隔を変える制御機能と、移動時における吐出の時間間隔を変えて吐出間隔を変える制御機能と、複数のノズルのうち同時に塗布液Ｌを吐出させるノズルを任意に設定して吐出間隔を変える機能を備えることもできる。
さらに、薄膜形成装置の適所に、基板ＳＵＢ上に塗布した塗布液Ｌを加熱乾燥するための図示略の加熱手段を配設し、制御部Ｃによってその加熱状態を制御することもできる。このための加熱手段としては、温風ヒーター、赤外線ランプなどを適用することができる。
【００２８】
次に、本発明に係る回路パターンの製造方法に実施形態として、図１及び図２に示す構成の上述した薄膜形成装置１を用い、図６に示す角形スパイラル形状の回路パターン３１を形成する場合について、図５及び図６を参照して説明する。この回路パターンの製造において、使用する塗布液Ｌは、液滴吐出ヘッド２，３によってノズルから吐出することができる液状であり、基体上に形成された塗膜を乾燥、加熱焼成することによって電気配線として充分使用できる導電性を有する回路導体が得られるものであればよく、好ましくは金、銀などの金属微粒子を有機溶剤中に均一且つ安定に分散させた金属微粉末分散液が使用される。本発明において好適な塗布液の市販品としては、例えば真空冶金株式会社製のパーフェクトゴールド（商品名）とパーフェクトシルバー（商品名）を挙げることができるが、これらに制限されない。
【００２９】
また基体としては、前記塗布液からなる塗膜を所望位置に塗布後、焼成して回路導体を形成するために必要な焼成温度に耐え得るものであれば良く、その材料や形状、大きさ等は特に限定されないが、好ましくはガラス基板、表面の少なくとも一部に絶縁処理を施したシリコンウェハなどの金属製基板、ポリイミド樹脂などの耐熱性合成樹脂基板などの種々の基板を用いることができる。さらに、基体としては、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置などの種々の電子機器の未完成品などを用いることができる。特に本発明方法では、液滴吐出ヘッド２，３を用いて金属微粒子を含む塗布液を基体上の所望位置に塗布し、乾燥、加熱焼成して回路導体を形成するので、必要に応じて液滴吐出ヘッド２，３の吐出条件を適宜設定することで、基体表面に多少の凹凸が存在しても塗膜を形成することができる。
【００３０】
前記塗布液Ｌと、図１及び図２に示す前記薄膜形成装置１を用いて、適当な基板ＳＵＢ上に回路導体からなる回路パターンを形成するには、移動機構４に基板ＳＵＢを載置し、基板ＳＵＢをＸ軸方向に移動させ、Ｘ軸方向に描画するように配置された第１液滴吐出ヘッド２から塗布液Ｌを吐出し、図５に示すように、形成するべき回路パターンのうち、Ｘ軸方向に沿って伸びる部分のみを描画して薄膜ライン３０を形成する。この薄膜ライン３０の描画において、第１の液滴吐出ヘッド２のノズルから基板ＳＵＢ上に、例えば２０μｍのドット間隔でＸ軸方向に沿って連続的にドットを形成することで、実質的に一本の線状となった薄膜ライン３０を形成できる。
【００３１】
前記Ｘ軸方向の描画は、第１液滴吐出ヘッド２の描画方向に沿って実行され、図５に示すように平行な複数本の薄膜ライン３０を形成する場合、一列に並べた多数のノズルのうち、薄膜ライン３０の位置に対応するノズルから同時に塗布液Ｌを吐出することによって、少ないスキャン回数で、望ましくは一度のスキャンで複数本の薄膜ライン３０を形成することができ、したがって効率よく描画することができる。図４に示した通り、該ヘッドの向きを傾けることによって、実際のノズルピッチＤよりも見かけ上のノズルピッチＥを狭くすることができ、該ヘッドの角度θを適宜調節することによってノズルピッチＥを調節することが可能である。
【００３２】
このＸ軸方向の描画を終えた後、基板ＳＵＢをＹ軸方向に沿って移動させ、第２液滴吐出ヘッド３を用いて、形成するべき回路パターンのうち、残るＹ軸方向に沿って伸びる部分を描画し、図６に示すように、回路パターンに沿う角形スパイラル状の薄膜ライン３１を形成する。
【００３３】
この第２液滴吐出ヘッド３を用いるＹ軸方向に沿う描画は、前記第１液滴吐出ヘッド２を用いるＸ軸方向の描画と同様に行うことができる。すなわち、図５に示すようにＸ軸方向に沿って設けられた複数本の平行な薄膜ライン３０の端部を結んで、図６に示すような角形スパイラル状回路パターン用の薄膜ライン３１を形成するため、Ｙ軸方向に沿う複数本の薄膜ラインを形成する場合、第２液滴吐出ヘッド３の一列に並べた多数のノズルのうち、それらのＹ軸方向に沿うラインに対応するノズルから同時に塗布液Ｌを吐出することによって、少ないスキャン回数で、望ましくは一度のスキャンで複数本の薄膜ラインを形成することができ、したがって効率よく描画することができる。また図４に示した通り、第２液滴吐出ヘッドの向きを傾けることによって、実際のノズルピッチＤよりも見かけ上のノズルピッチＥを狭くすることができ、該ヘッドの角度θを適宜調節することによりノズルピッチＥを調節することが可能である。
【００３４】
このようにＸ軸方向とＹ軸方向に沿う薄膜ラインをそれぞれ別個の液滴吐出ヘッド２，３で描画することによって、基板上に縦横に伸びる回路パターンを簡単に且つ効率よく形成することができるようになる。
【００３５】
基板上に回路パターンに沿って金属微粒子を含む塗布液Ｌを塗布した後、この基板を乾燥し、さらに塗布液中に含まれる金属微粒子が基板上に焼結される温度以上の温度で焼成することによって、金属微粒子が基板上に、および互いに接合され、十分な導電性を有する導体からなる回路パターン３１が形成される。この乾燥温度は、塗布液Ｌ中の金属微粒子を分散するために用いられる溶剤を完全に留去可能な温度とされ、通常は５０〜１５０℃程度、好ましくは９０〜１２０℃程度とされ、また乾燥時間は、１〜６０分程度、好ましくは２〜５分間程度とすることができる。また前記焼成温度は、塗布液Ｌに含まれる金属微粒子によって適宜変更され、金属微粒子として平均粒径が０．１μｍ以下の超微粒子を含む塗布液を用いる場合、その焼成温度は金属自体の融点より格段に低い温度で焼成することができる。例えば、金または銀の超微粒子（平均粒径０．０１μｍ程度）を配合した塗布液Ｌにあっては、２００〜４００℃程度、好ましくは２５０〜３００℃程度の低温で焼成することができる。
【００３６】
焼成を終え、回路パターン３１が形成された基板は、必要に応じて裁断し、ＩＣ、ＬＳＩなどの種々の電子部品を取り付けることによって、従来のプリント配線基板等の回路基板と同様に使用することができる。例えば、図６に例示したように角形スパイラル状の回路パターン３１を形成した基板は、マイクロ波を利用した、非接触型のデータキャリアシステムにおいて用いるタグとして用いることができる。このタグは、回路パターン３１の端部にＩＣチップを取り付け、回路パターン３１をアンテナとして機能させる。このようなタグは、スキャナ（リーダライター）と組み合わせて、タグとスキャナー間で無接触データ交信を行うことで、種々の物品の流通、管理等が可能となる。
【００３７】
次に、本発明に係るレジストパターンの製造方法の実施形態を図面を参照して説明する。
図７は透過型のＴＦＴ型(Thin Film Transistor型)の液晶装置４０の構成を模式的に示した分解斜視図である。
この液晶装置４０に、液晶駆動用ＩＣ、支持体などの付帯要素を装着することによって、最終製品としての液晶表示装置が構成される。
【００３８】
この液晶装置４０は、互いに対抗するように配置されたカラーフィルタ４７およびガラス基板５０と、これらの間に挟持された図示略の液晶層と、カラーフィルタ４７の上面側（観察者側）に付設された偏光板４５と、ガラス基板５０の下面側に付設された図示略の偏光板とを主体として構成されている。カラーフィルタ４７は透明なガラスからなる基板４２を具備し、ここでは観察者側に向いて設けられる表側の基板である。
【００３９】
カラーフィルタ４７は、基板４２と、該基板４２の下面に形成された黒色感光性樹脂膜からなる撥液層４３、着色部４１及びオーバーコート層４４とにより構成されている。カラーフィルタ４７の液晶層側に形成された液晶駆動用の電極４６は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極材料（以下、ＩＴＯと略記する）を、オーバーコート層４４の全面に形成させたものである。
【００４０】
ガラス基板５０上には絶縁層５３が形成され、この絶縁層５３の上には、ＴＦＴ型のスイッチング素子としての薄膜トランジスタ５５と画素電極５４が形成されている。
ガラス基板５０上に形成された絶縁層５３上には、マトリクス状に走査線５１と信号線５２とが形成され、これら走査線５１と信号線５２とに囲まれた領域毎に画素電極５４が設けられ、各画素電極５４のコーナー部分と走査線５１と信号線５２との間の部分に薄膜トランジスタ５５が組み込まれており、走査線５１と信号線５２に対する信号の印加によって薄膜トランジスタ５５をオン・オフして画素電極５４への通電制御を行うことができるように構成されている。また、対向側のカラーフィルタ４７側に形成された電極４６は、この実施形態では画素電極形成領域全体をカバーする全面電極とされている。
【００４１】
この液晶装置４０における走査線５１及び信号線５２のそれぞれは、本発明に係るレジストパターンの製造方法を用いて効率よく製造することができる。すなわち、ガラス基板５０上にスパッタ法によってＩＴＯを製膜した後、このＩＴＯを残す部分、すなわち画素電極５４、走査線５１および信号線５２を形成する部分に、図１及び図２に示す本発明に係る薄膜形成装置１を用いてレジスト材料を塗布し、レジスト薄膜を形成する。次いで、ＩＴＯ除去用のエッチング処理を行い、その後レジスト薄膜を除去することによって、ＩＴＯからなる走査線５１および信号線５２が形成される。
【００４２】
レジスト材料としては、当該分野で周知のレジスト材料を用いることができ、市販の各種製品の中から適宜選択して使用することができ、さらに使用に際しては、適当な溶剤を加えて希釈して用いることができる。レジスト材料として一般に用いられている市販品としては、例えば東京応化工業社製のＴＨＲ−Ｈ（商品名、ノボラック系）を挙げることができ、さらにこのレジスト材料は、適用な溶剤で希釈し、塗布液Ｌとして用いることが好ましい。このときの塗布液Ｌの粘度は、４〜８ｍＰａ・ｓ、好ましくは５〜７ｍＰａ・ｓ程度である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の薄膜形成装置及び薄膜形成方法によれば、基板を第１の方向に移動させ、第１液滴吐出ヘッドによって該第１の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２液滴吐出ヘッドによって第２の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる薄膜を簡単に且つ効率よく形成することができる。
【００４４】
また、本発明の回路パターンの製造装置と回路パターンの製造方法と電子機器によれば、基板を第１の方向に移動させ、第１液滴吐出ヘッドによって該第１の方向に沿って導電性材料を含む塗布液を吐出して薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２液滴吐出ヘッドによって第２の方向に沿って塗布液を吐出して薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる高精細な回路パターンを簡単に且つ効率よく形成することができる。
【００４５】
また、本発明のレジストパターンの製造装置とレジストパターンの製造方法によれば、基板を第１の方向に移動させ、第１液滴吐出ヘッドによって該第１の方向に沿ってレジスト材料を含む塗布液を吐出してレジスト薄膜を形成し、次いで基板を第２の方向に移動させ、第２液滴吐出ヘッドによって第２の方向に沿って塗布液を吐出してレジスト薄膜を形成することによって、従来装置における描画方向に対する改行方向の製膜効率が悪いという問題を解消し、基板上に縦横に伸びる高精細なレジストパターンを簡単に且つ効率よく形成することができる。したがって、本発明によれば、各種レジストのダイレクトパターニングを実現することができるので、レジスト工程を簡略化できるとともに、レジスト材料の無駄を省いて製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る薄膜形成装置の一実施形態を示す要部斜視図である。
【図２】 同じ装置の概略的構成を示す平面図である。
【図３】 液滴吐出ヘッドの概略構成を説明するための図であり、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は要部側断面図である。
【図４】 液滴吐出ヘッドの角度を変えた場合のノズルピッチを説明する図である。
【図５】 本発明に係る回路パターンの製造方法の一例を説明する図であり、回路のパターンのＸ軸方向のみを描画した状態を示す平面図である。
【図６】 同じく回路パターンのＹ軸方向を描画した状態を示す平面図である。
【図７】 本発明に係るレジストパターンの製造方法の一例を説明するための液晶装置の斜視図である。
【図８】 従来装置を例示する斜視図である。
【符号の説明】
１ 薄膜形成装置
２ 第１液滴吐出ヘッド
３ 第２液滴吐出ヘッド
４ 移動機構
３０ 薄膜ライン
３１ 回路パターン
４０ 液晶装置
Ｃ 制御部
Ｌ 塗布液
ＳＵＢ 基板
Claims (10)
- 溶剤中に膜材料が溶解または分散されてなる塗布液を基板上に塗布して薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記基板を載置し、該基板を第１の方向と、該第１の方向と交差する第２の方向とに移動させる移動機構と、
該移動機構によって第１の方向を移動する基板上に塗布液を吐出する第１吐出手段と、
該移動機構によって第２の方向を移動する基板上に塗布液を吐出する第２吐出手段と、
前記移動機構の移動動作と前記第１、第２吐出手段の塗布液吐出を制御する制御部とを備え、
前記第１吐出手段と前記第２吐出手段の一方または両方は、少なくとも一列に複数のノズルが配列されてなるとともに、これらのノズルの配列方向が前記第１の方向または第２の方向に対する角度を変更可能に設けられており、
前記制御部は、移動機構によって第１の方向に沿って基板が移動する際に第１吐出手段から塗布液を吐出することと、第２の方向に沿って基板が移動する際に第２吐出手段から塗布液を吐出することを少なくとも制御することを特徴とする薄膜形成装置。 - 前記制御部は、前記第１吐出手段によって第１の方向に沿った薄膜ラインを基板上に形成するとともに、前記第２吐出手段によって第２の方向に沿った薄膜ラインを基板上に形成するように、前記第１、第２吐出手段の塗布液吐出と、前記移動機構の移動を制御することを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
- 前記移動機構が移動する第１の方向に対して第２の方向が直交することを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜形成装置。
- 前記基板に着弾した塗布液を加熱する加熱装置を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜形成装置。
- 溶剤中に膜材料が溶解または分散されてなる塗布液を基板上に塗布して薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜形成装置を用い、移動機構によって第１の方向に沿って基板を移動させて第１吐出手段から塗布液を吐出して薄膜を形成し、次いで第２の方向に沿って基板を移動させて第２吐出手段から塗布液を吐出して薄膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法。 - 基板上に形成される導体からなる回路パターンの製造装置であって、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜形成装置を備え、
該薄膜形成装置は、前記基板上に形成される回路パターンの少なくとも一部を形成するものであることを特徴とする回路パターンの製造装置。 - 基板上に形成される導体からなる回路パターンの製造方法であって、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜形成装置を用い、移動機構によって第１の方向に沿って基板を移動させて第１吐出手段から導電性材料を含む塗布液を吐出し、回路パターンのうち第１の方向に沿う部分のみに薄膜を形成し、次いで第２の方向に沿って基板を移動させて第２吐出手段から該塗布液を吐出し、回路パターンのうち第２の方向に沿う部分に薄膜を形成した後、基板を焼成して導体からなる回路パターンを形成することを特徴とする回路パターンの製造方法。 - 請求項７に記載の回路パターンの製造方法により形成された回路パターン及び前記回路パターンに導電接続される電子デバイスを含むことを特徴とする電子機器。
- 基板上にレジストパターン薄膜を形成するレジストパターンの製造装置であって、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜形成装置を備え、
該薄膜形成装置は、前記基板上に形成されるレジストパターンの少なくとも一部を形成するものであることを特徴とするレジストパターンの製造装置。 - 基板上にレジストパターン薄膜を形成するレジストパターンの製造方法であって、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜形成装置を用い、移動機構によって第１の方向に沿って基板を移動させて第１吐出手段からレジスト材料を含む塗布液を吐出し、レジストパターンのうち第１の方向に沿う部分のみにレジスト薄膜を形成し、次いで第２の方向に沿って基板を移動させて第２吐出手段から該塗布液を吐出し、レジストパターンのうち第２の方向に沿う部分にレジスト薄膜を形成することを特徴とするレジストパターンの製造方法。
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