JP4172521B2 - パターン形成方法及び液滴吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、パターン形成方法及び液滴吐出装置に関する。

近年、半導体素子などの電子部品を搭載する回路モジュールには、ガラスセラミックからなる低温焼成セラミックス多層基板（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ：ＬＴＣＣ多層基板）を有するものが知られている。ＬＴＣＣ多層基板は、積層したグリーンシートを９００℃以下の低温で焼成できるため、内部配線に銀や金などの低融点金属を使用することができ、内部配線の低抵抗化を図ることができる。

こうしたＬＴＣＣ多層基板の製造工程では、金属ペーストや金属インクを利用し、積層する前の各グリーンシート上に配線パターンを描画する。この描画方法として、特許文献１は、金属インクを微小な液滴にして吐出する、いわゆるインクジェット法を提案している。インクジェット法は、微小な液滴を接合して配線パターンを描画するため、内部配線の設計変更（例えば、内部配線の高密度化や配線幅及び配線ピッチの狭小化）に対して迅速に対応することができる。
特開２００５−５７１３９号公報

ところで、グリーンシートに着弾した液滴は、グリーンシートの表面状態や液滴の表面張力に基づいて、サイズや形状などを経時的に変動する。サイズや形状の変動する液滴は、乾燥するタイミングに応じて、配線パターンのサイズを規定する。例えば、外径が３０μｍの金属インクからなる液滴は、親液性のグリーンシートに着弾して１００ミリ秒を経過すると、外径を７０μｍに拡張し、２００ミリ秒を経過すると、外径をさらに１００μｍに拡張する。そのため、液滴の乾燥タイミングが、１００ミリ秒後〜２００ミリ秒後の範囲でばらつくと、対応する配線パターンの線幅が約７０μｍ〜１００μｍの範囲でばらつく。

そこで、こうした液滴の乾燥方法には、パターンサイズのばらつきを抑制させるため、グリーンシートに着弾した液滴にレーザ光を照射するレーザ乾燥が提案されている。レーザ乾燥では、レーザ光の照射領域のみで液滴の乾燥処理を行う。そのため、着弾した液滴の乾燥タイミングを高い精度で制御させることができ、パターンサイズのばらつきを抑制させることができる。

しかしながら、インクジェット法に使用する液滴吐出装置では、一般的に、液滴の着弾精度を確保するため、液滴吐出ヘッドと対象物との間の間隙を数百μｍに狭くしている。そのため、着弾直後の液滴、すなわち液滴吐出ヘッドの直下に位置する液滴を乾燥する場合には、液滴吐出ヘッドと対象物との間の狭い間隙に、対象物の略接線方向に沿ったレーザ光を照射しなければならない。この結果、対象物に形成するレーザ光の光断面（ビームスポット）が拡大し、液滴を乾燥させるために必要なレーザ光の強度を確保できなくなる。そのため、液滴の乾燥不足を招いて、パターンの形成不良を来たす虞があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、液滴の乾燥効率を向上させて、液滴からなるパターンの形成不良を低減させたパターン形成方法及び液滴吐出装置を提供することである。

本発明のパターン形成方法は、パターン形成材料を液滴にして基板に吐出し、前記基板に着弾した前記液滴を乾燥して前記液滴からなるパターンを前記基板に形成するようにしたパターン形成方法において、前記基板に着弾した前記液滴の領域に偏光成分が８０％〜１００％のＰ偏光のレーザ光を照射して前記液滴を乾燥するようにした。

本発明のパターン形成方法によれば、液滴に照射するレーザ光が、その偏光状態を偏光成分が８０％〜１００％のＰ偏光にする分だけ、液滴表面における反射量を減少させることができる。よって、液滴に対するレーザ光照射位置や照射角度などに関わらず、液滴に対するレーザ光の吸収率を向上させることができる。この結果、液滴の乾燥効率を向上させることができ、パターンの形成不良を低減させることができる。

また、このパターン形成方法は、前記基板に着弾した前記液滴の領域に前記基板の略接線方向に沿うＰ偏光のレーザ光を照射して前記液滴を乾燥するようにしてもよい。
このパターン形成方法によれば、液滴の領域上に各種部材（例えば、液滴を吐出する液滴吐出ヘッド）が位置する場合であっても、照射するレーザ光を、同部材に遮蔽されることなく、確実に、液滴の領域に導くことができる。そして、レーザ光の偏光状態をＰ偏光にする分だけ、液滴の乾燥効率を向上させることができる。よって、適用可能な基板の範囲を縮小させることなく、さらには液滴吐出装置の装置構成に関する自由度などを制約させることなく、パターンの形成不良を低減させることができる。

本発明の液滴吐出装置は、パターン形成材料を液滴にして基板に吐出する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置において、前記基板に着弾した前記液滴の領域に偏光成分が８０％〜１００％のＰ偏光のレーザ光を照射するレーザ照射手段を備えた。

本発明の液滴吐出装置によれば、レーザ照射手段が、液滴に照射するレーザ光の偏光状態を偏光成分が８０％〜１００％のＰ偏光にする分だけ、液滴表面における反射量を減少させることができる。よって、液滴に対するレーザ光照射位置や照射角度などに関わらず、液滴に対するレーザ光の吸収率を向上させることができる。この結果、液滴の乾燥効率を向上させることができ、パターンの形成不良を低減させることができる。

また、この液滴吐出装置において、前記レーザ照射手段は、前記液滴吐出ヘッドと対向する前記液滴の領域に前記基板の略接線方向に沿うＰ偏光のレーザ光を照射するようにしてもよい。

この液滴吐出装置によれば、基板の略接線方向に沿うＰ偏光のレーザ光が、液滴吐出ヘッドと対向する液滴の領域を照射する。よって、着弾直後の液滴を乾燥させることができ、パターンの形状やサイズの自由度を拡大させることができる。

また、この液滴吐出装置において、前記液滴吐出ヘッドを搭載し、前記液滴吐出ヘッドを一方向に沿って前記基板に対して相対的に走査するキャリッジを備え、前記レーザ照射手段は、前記キャリッジに搭載されて前記レーザ光を出射する半導体レーザと、前記キャリッジに搭載されて前記半導体レーザの出射したレーザ光を前記液滴の領域に照射する照射光学系と、を備えてもよい。

この液滴吐出装置によれば、キャリッジに搭載した液滴吐出ヘッドが、基板に向けて液滴を吐出し、同キャリッジに搭載した半導体レーザと照射光学系が、基板に着弾した液滴の領域に向けてレーザ光を照射する。よって、液滴の着弾位置に対して、レーザ光の相対位置を維持させることができ、Ｐ偏光のレーザ光を、高い再現性の下で、液滴の領域に照
射させることができる。また、液滴吐出装置の小型化や軽量化を図ることができる。

また、この液滴吐出装置において、前記照射光学系は、前記半導体レーザの出射したレーザ光の偏光状態をＰ偏光に変換する光学部材を備えてもよい。
この液滴吐出装置によれば、半導体レーザからのレーザ光の偏光状態に関わらず、Ｐ偏光のレーザ光が、常に、液滴の領域に照射される。よって、液滴の乾燥効率を、より確実に向上させることができ、パターンの形成不良を低減させることができる。

また、この液滴吐出装置において、前記パターン形成材料は、金属微粒子の分散した金属インクであって、前記基板は、低温焼成セラミック基板であってもよい。
この液滴吐出装置によれば、レーザ光が、低温焼成セラミック基板上に着弾した金属インクの液滴の領域に照射され、その液滴表面における反射量を減少させる。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（例えば、低温焼成セラミック基板の配線パターンや素子パターン）の形成不良を低減させることができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図７に従って説明する。まず、本実施形態の液滴吐出装置によって形成される回路モジュール１について説明する。
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。

ＬＴＣＣ多層基板２には、シート状に形成された複数の低温焼成セラミック基板（以下単に、絶縁層４という。）が積層されている。各絶縁層４は、それぞれガラスセラミック系材料（例えば、ホウケイ酸アルカリ酸化物などのガラス成分とアルミナなどのセラミック成分の混合物）からなる焼結体であり、その厚みが数百μｍで形成されている。

各絶縁層４の層間には、抵抗素子や容量素子、コイル素子などの各種の回路素子５と、各回路素子５を電気的に接続する金属配線としての複数の内部配線６と、が形成されている。各回路素子５と各内部配線６は、それぞれ銀や銀合金などの金属微粒子の焼結体であって、本発明の液滴吐出装置１０を利用して形成される。各絶縁層４の層内には、スタックビア構造やサーマルビア構造を呈するビア配線７が形成され、各回路素子５や各内部配線６を層間で電気的に接続する。各ビア配線７は、各回路素子５や各内部配線６と同じく、銀や銀合金などの金属微粉末の焼結体である。

次に、上記ＬＴＣＣ多層基板２の製造方法について図２に従って説明する。
図２において、まず、絶縁層４を切出し可能にする基板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。

詳述すると、パターン形成面４Ｓａであって、回路素子５及び内部配線６を形成するための領域（以下単に、パターン形成領域という。）に金属インクＦの液滴Ｆｂを吐出し、パターン形成領域に着弾した液滴Ｆｂを乾燥する。そして、この吐出動作と、乾燥動作と、を繰り返し、パターン形成領域に対応する素子パターン５Ｆ及び配線パターン６Ｆを描画する。この際、パターン形成領域に着弾した液滴Ｆｂの乾燥は、着弾して接合した液滴Ｆｂの領域に入射光Ｌｅを入射することによって行う。

グリーンシート４Ｓに素子パターン５Ｆ、配線パターン６Ｆ及びビアパターン７Ｆを形成すると、複数のグリーンシート４Ｓを一括して積層し、ＬＴＣＣ多層基板２に対応する領域を積層体４Ｂとして切り出して焼成する。すなわち、グリーンシート４Ｓ、素子パターン５Ｆ、配線パターン６Ｆ及びビアパターン７Ｆを一括積層し、同時に焼成する。これによって、絶縁層４、回路素子５、内部配線６及びビア配線７を有したＬＴＣＣ多層基板２を形成する。

次に、上記素子パターン５Ｆ及び配線パターン６Ｆを描画するための液滴吐出装置１０について図３に従って説明する。図３は、液滴吐出装置１０を示す全体斜視図である。
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。本実施形態では、図３において、Ｙ矢印方向が走査方向として定義される。

基台１１には、その走査方向と直交するＸ矢印方向両側に、門型に形成されたガイド部材１６が基台１１を跨ぐように架設されている。ガイド部材１６の上側には、Ｘ矢印方向に延びるインクタンク１７が配設されている。インクタンク１７は、金属インクＦを貯留し、下方に配設される液滴吐出ヘッド（以下単に、吐出ヘッドという。）２１に、それぞれ所定の圧力で金属インクＦを供給する。

ガイド部材１６の反走査方向側には、そのＸ矢印方向略全幅にわたって、Ｘ矢印方向に延びる上下一対のガイドレール１８が形成されている。一対のガイドレール１８には、キャリッジ２０が取り付けられ、ガイドレール１８に沿ってＸ矢印方向及び反Ｘ矢印方向に移動する。キャリッジ２０の底面２０ａであって、その反走査方向側には、吐出ヘッド２１が搭載されている。図４は、吐出ヘッド２１を下側（グリーンシート４Ｓ側）から見た斜視図であって、図５は、図４のＡ−Ａ線断面図である。図６は、キャリッジ２０の概略側面図である。

図４において、吐出ヘッド２１は、Ｘ矢印方向に延びる直方体形状に形成されている。吐出ヘッド２１の下側（グリーンシート４Ｓ側：図４の上側）には、ノズルプレート２２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５において、各ノズルＮの上側には、それぞれインクタンク１７に連通するキャビティ２３が形成されている。キャビティ２３は、インクタンク１７からの金属インクＦを対応するノズルＮに供給する。各キャビティ２３の上側には、上下方向に振動してキャビティ２３内の容積を拡大及び縮小する振動板２４が貼り付けられている。振動板２４の上側には、ノズルＮに対応する複数の圧電素子ＰＺが配設されている。各圧電素子ＰＺは、それぞれ上下方向に収縮及び伸張して対応する振動板２４の領域を上下方向に振動し、対応するノズルＮから金属インクＦを所定容量（本実施形態では、１０ｐｌ）の液滴Ｆｂにして吐出する。液滴Ｆｂは、対応するノズルＮの反Ｚ矢印方向に飛行し、対向するパターン形成面４Ｓａ上の位置に着弾する。着弾する液滴Ｆｂは、走査方向に走査される間に、パターン形成面４Ｓａに沿って濡れ広がり、先行して着弾した液滴Ｆｂと接合する。接合する各液滴Ｆｂは、グリーンシート４Ｓが走査方向に走査されるときに、走査方向に沿って延びる液状膜ＦＬを形成する。液状膜ＦＬは、その頂部表面の全体にわたってパターン形成面４Ｓａと平行の液面ＦＬａを形成する。

本実施形態では、パターン形成面４Ｓａ上の位置であって、各ノズルＮの反Ｚ矢印方向に対応する位置、すなわち液滴Ｆｂの着弾する位置が、それぞれ着弾位置Ｐとして定義される。また、液面ＦＬａの反走査方向（反Ｙ矢印方向）の端部が、入射位置Ｐｅとして定義される。さらに、着弾位置Ｐと入射位置Ｐｅとの間の距離が、待機距離ＷＦとして定義される。

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出射孔Ｈが形成されている。出射孔Ｈ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。その出射孔Ｈの上側には、レーザ照射手段を構成する半導体レーザモジュールＬＤＭが配設されている。

半導体レーザモジュールＬＤＭは、半導体レーザＬＤと、照射光学系を構成する光学部材ＰＳと、を有している。半導体レーザＬＤは、出射孔ＨのＸ矢印方向略全幅に広がる帯状のコリメートされたレーザ光を下方に向けて出射する。半導体レーザＬＤの出射するレーザ光の波長は、金属インクＦの吸収波長の範囲（本実施形態では、８０８ｎｍ）に設定されている。光学部材ＰＳは、位相差板などを有し、半導体レーザＬＤからのレーザ光の偏光状態を所定の直線偏光（偏光成分が１００％のＰ偏光）に変換して下方に出射する。

出射孔Ｈの内部には、照射光学系を構成するシリンドリカルレンズ２５が配設されている。シリンドリカルレンズ２５は、Ｙ矢印方向にのみ曲率を有するレンズであり、そのＸ矢印方向の幅が吐出ヘッド２１のＸ矢印方向の幅と同じサイズで形成されている。シリンドリカルレンズ２５は、半導体レーザモジュールＬＤＭからのレーザ光を受けるときに、レーザ光のＹ矢印方向（または反Ｙ矢印方向）の成分のみを収束し、入射光Ｌｅとして下方に出射する。

出射孔Ｈの下側には、キャリッジ２０の下方に延びるミラーステージ２６と、ミラーステージ２６に回動可能に支持されて照射光学系を構成する反射ミラー２７と、が配設されている。ミラーステージ２６は、Ｘ矢印方向に沿う回動軸を中心にして対応する反射ミラー２７を回動可能に支持する。反射ミラー２７は、シリンドリカルレンズ２５側に反射面２７ｍを有したガルバノミラーであって、そのＸ矢印方向の幅が吐出ヘッド２１のＸ矢印方向の幅と同じサイズで形成されている。反射ミラー２７は、シリンドリカルレンズ２５からの入射光Ｌｅを反射面２７ｍで受け、入射光Ｌｅをパターン形成面４Ｓａの略接線方向に沿って反射する。なお、本実施形態では、液面ＦＬａ（パターン形成面４Ｓａ）の法線と入射光Ｌｅと、のなす角が、入射角θｅとして定義され、８８°に設定される。

反射ミラー２７の反射する入射光Ｌｅは、吐出ヘッド２１とグリーンシート４Ｓとの間の間隙に導かれ、ビームウエストに対応する領域が液面ＦＬａ上の入射位置Ｐｅに入射する。入射位置Ｐｅに入射する入射光Ｌｅは、その一部が液状膜ＦＬに透過して吸収される。すなわち、反射ミラー２７の反射する入射光Ｌｅは、グリーンシート４Ｓが走査方向に走査されるときに、その一部が入射位置Ｐｅ近傍の液状膜ＦＬを順に乾燥し、走査方向に延びる層パターンＦＰを形成する。

一方、入射位置Ｐｅに入射する入射光Ｌｅは、その液状膜ＦＬに透過しない分を反射光Ｌｒとして反走査方向に反射する。本実施形態では、入射光Ｌｅと、同入射光Ｌｅに対応する反射光Ｌｒと、の作る平面（ＹＺ面）が、入射面として定義される。

この入射光Ｌｅの反射率は、入射光Ｌｅの偏光状態に応じて変動する。詳述すると、電場ベクトルＥの方向を入射面と平行にする偏光（Ｐ偏光）の反射率Ｒｐと、電場ベクトルの方向を入射面に対して垂直にする偏光（Ｓ偏光）の反射率Ｒｓは、それぞれ空気の屈折率をＮ１とし、液状膜ＦＬの屈折率をＮ２とすると、以下の式で導かれる。そして、Ｐ偏光の反射率Ｒｐは、任意の入射角θｅにおいて、Ｓ偏光の反射率Ｒｓよりも低くなる。

例えば、空気の屈折率を１、液状膜ＦＬの屈折率を１．３、入射角θｅを８８°とすると、Ｐ偏光の反射率Ｒｐと、Ｓ偏光の反射率Ｒｓとは、それぞれ７５．２％と８４．５％になる。すなわち、入射位置Ｐｅに入射するＰ偏光の入射光Ｌｅは、Ｓ偏光の入射光Ｌｅより、約１０％も多く液状膜ＦＬに透過して吸収される。

そこで、本実施形態の液滴吐出装置１０では、半導体レーザモジュールＬＤＭの光学部材ＰＳが、半導体レーザＬＤの出射したレーザ光をＰ偏光に変換し、Ｐ偏光の入射光Ｌｅを出射する。なお、ここで、本実施形態では、Ｐ偏光とは電場ベクトルが入射面に平行に振動する光で、それ以外の成分を略含まない直線偏光、即ち、偏光成分が１００％のＰ偏光をさす。

これによって、入射光Ｌｅが、偏光状態をＰ偏光にする分だけ、液状膜ＦＬに多く透過して吸収される。この結果、入射光Ｌｅは、吸収率を向上させた分だけ、液状膜ＦＬを確実に乾燥し、乾燥不足のない層パターンＦＰを形成する。そして、この層パターンＦＰを順に積層させることによって、配線パターン６Ｆを形成することができ、その形成不良を低減させることができる。

ただし、

次に、上記のように構成した液滴吐出装置１０の電気的構成を図７に従って説明する。

図７において、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、半導体レーザモジュールＬＤＭ及び各圧電素子ＰＺを駆動制御する。

制御装置４０には、起動スイッチ、停止スイッチなどの操作スイッチを有した入力装置４１が接続されている。入力装置４１は、描画平面（パターン形成面４Ｓａ）に対するパターン形成領域（層パターンＦＰ）の位置座標に関する情報を既定形式の描画情報Ｉａとして制御装置４０に入力する。制御装置４０は、入力装置４１からの描画情報Ｉａを受け、ビットマップデータＢＭＤを生成する。

ビットマップデータＢＭＤは、各ビットの値（０あるいは１）に応じて各圧電素子ＰＺのオンあるいはオフを規定するデータである。ビットマップデータＢＭＤは、吐出ヘッド２１の通過する描画平面（パターン形成面４Ｓａ）上の各位置に、それぞれ液滴Ｆｂを吐出するか否かを規定するデータである。すなわち、ビットマップデータＢＭＤは、パターン形成領域に規定される各目標位置に液滴Ｆｂを吐出させるためのものである。

制御装置４０には、Ｘ軸モータ駆動回路４２が接続されて、Ｘ軸モータ駆動回路４２に対応する駆動制御信号を出力する。Ｘ軸モータ駆動回路４２は、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、キャリッジ２０を移動させるためのＸ軸モータＭＸを正転又は逆転させる。Ｘ軸モータ駆動回路４２には、Ｘ軸エンコーダＸＥが接続されて、Ｘ軸エンコーダＸＥからの検出信号が入力される。Ｘ軸モータ駆動回路４２は、Ｘ軸エンコーダＸＥからの検出信号に基づいて、パターン形成面４Ｓａに対するキャリッジ２０（各着弾位置Ｐ）の移動方向及び移動量に関する信号を生成し、制御装置４０に出力する。

制御装置４０には、Ｙ軸モータ駆動回路４３が接続されて、Ｙ軸モータ駆動回路４３に対応する駆動制御信号を出力する。Ｙ軸モータ駆動回路４３は、制御装置４０からの駆動制御信号に応答し、ステージ１３を移動させるためのＹ軸モータＭＹを正転又は逆転させる。Ｙ軸モータ駆動回路４３には、Ｙ軸エンコーダＹＥが接続されて、Ｙ軸エンコーダＹＥからの検出信号が入力される。Ｙ軸モータ駆動回路４３は、Ｙ軸エンコーダＹＥからの検出信号に基づいて、ステージ１３（パターン形成面４Ｓａ）の移動方向及び移動量に関する信号を生成し、制御装置４０に出力する。制御装置４０は、Ｙ軸モータ駆動回路４３からの信号に基づいて、パターン形成面４Ｓａに対する着弾位置Ｐの相対位置を演算し、着弾位置Ｐが対応する目標位置が位置するたびに吐出タイミング信号ＬＰを出力する。

制御装置４０には、半導体レーザ駆動回路４４が接続されて、描画動作を開始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。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を入力して半導体レーザモジュールＬＤＭにＰ偏光の入射光Ｌｅを出射させ、制御装置４０からの描画終了信号Ｓ２を入力して半導体レーザモジュールＬＤＭに入射光Ｌｅの出射を停止させる。すなわち、制御装置４０は、半導体レーザ駆動回路４４を介して、描画動作の間に半導体レーザモジュールＬＤＭを駆動制御し、Ｐ偏光の入射光Ｌｅを照射する。

制御装置４０には、吐出ヘッド駆動回路４５が接続されて、各圧電素子ＰＺを駆動するための圧電素子駆動電圧ＣＯＭを前記吐出タイミング信号ＬＰと同期させて出力する。また、制御装置４０は、ビットマップデータＢＭＤに基づいて、所定のクロック信号に同期した吐出制御信号ＳＩを生成し、吐出制御信号ＳＩを吐出ヘッド駆動回路４５にシリアル転送する。吐出ヘッド駆動回路４５は、制御装置４０からの吐出制御信号ＳＩを各圧電素子ＰＺに対応させて順次シリアル／パラレル変換する。吐出ヘッド駆動回路４５は、制御装置４０からの吐出タイミング信号ＬＰを受けるたびに、シリアル／パラレル変換した吐出制御信号ＳＩをラッチし、選択される各圧電素子ＰＺにそれぞれ圧電素子駆動電圧ＣＯＭを供給する。

次に、液滴吐出装置１０を使用して素子パターン５Ｆ及び配線パターン６Ｆを描画する方法について説明する。
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。

この状態から、描画情報Ｉａが入力装置４１から制御装置４０に入力され、制御装置４０が描画情報Ｉａに基づいたビットマップデータＢＭＤを生成して格納する。次いで、グリーンシート４Ｓが走査されるときに、目標位置が対応する着弾位置Ｐを通過するように、制御装置４０が、Ｘ軸モータ駆動回路４２を介してキャリッジ２０（吐出ヘッド３１）を所定の位置に配置移動する。キャリッジ２０が配置移動すると、制御装置４０が、Ｙ軸モータ駆動回路４３を介してグリーンシート４Ｓの走査を開始する。

グリーンシート４Ｓの走査を開始すると、制御装置４０が、描画開始信号Ｓ１を半導体レーザ駆動回路４４に出力し、半導体レーザモジュールＬＤＭからＰ偏光の入射光Ｌｅを出射する。半導体レーザモジュールＬＤＭの出射する入射光Ｌｅは、反射ミラー２７によって、グリーンシート４Ｓの略接線方向に反射され、パターン形成面４Ｓａに入射角θｅで入射する。

また、グリーンシート４Ｓの走査を開始すると、制御装置４０が、ビットマップデータＢＭＤに基づいて生成した吐出制御信号ＳＩを吐出ヘッド駆動回路４５に出力する。
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。すなわち、制御装置４０が、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が目標位置に位置するたびに、同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上に規定された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待機距離ＷＦだけ走査されると、先行して着弾した液滴Ｆｂと接合してパターン形成領域に広がる液状膜ＦＬを形成し、その入射位置ＰｅにＰ偏光の入射光Ｌｅを入射する。

入射位置Ｐｅに入射する入射光Ｌｅは、偏光状態をＰ偏光にする分だけ、液状膜ＦＬに多く透過して吸収され、乾燥不足のない層パターンＦＰを形成する。以後同様に、この層パターンＦＰを順に積層させることによって、素子パターン５Ｆと配線パターン６Ｆを形成することができ、その形成不良を低減させることができる。

次に、上記のように構成した本実施形態の効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、吐出ヘッド２１を搭載するキャリッジ２０に、半導体レーザＬＤと光学部材ＰＳとを有した半導体レーザモジュールＬＤＭを搭載する。そして、
吐出ヘッド２１が、グリーンシート４Ｓ上に吐出する液滴Ｆｂの接合によって液状膜ＦＬを形成し、半導体レーザモジュールＬＤＭが、液状膜ＦＬの液面ＦＬａに向けてＰ偏光の入射光Ｌｅを入射する。

よって、入射光Ｌｅが、その偏光状態をＰ偏光にする分だけ、液面ＦＬａからの反射量を減少させ、液状膜ＦＬ内への透過量を増加させる。この結果、液状膜ＦＬに対する入射光Ｌｅの吸収率を向上させることができ、液状膜ＦＬの乾燥効率を向上させることができる。そのため、素子パターン５Ｆ及び配線パターン６Ｆ、すなわち回路素子５及び内部配線６の形成不良を低減させることができる。

（２）上記実施形態によれば、キャリッジ２０が、吐出ヘッド２１、半導体レーザモジュールＬＤＭ及び反射ミラー２７を搭載する。よって、着弾した液滴Ｆｂに対する入射光Ｌｅの相対位置を維持させることができる。この結果、Ｐ偏光の入射光Ｌｅを、より高い再現性の下で、液面ＦＬａの入射位置Ｐｅに入射することができる。そのため、素子パターン５Ｆ及び配線パターン６Ｆの乾燥状態を安定させることができ、回路素子５及び内部配線６の形成不良を、さらに低減させることができる。

（３）また、入射光Ｌｅの光源を半導体レーザＬＤによって構成するため、液滴吐出装置１０の小型化や軽量化を図ることができる。
（４）上記実施形態によれば、反射ミラー２７が、半導体レーザモジュールＬＤＭからの入射光Ｌｅをグリーンシート４Ｓの略接線方向に沿って反射し、吐出ヘッド２１と対向する液面ＦＬａに入射する。よって、着弾直後の液滴Ｆｂや接合直後の液滴Ｆｂを乾燥させることができる。この結果、素子パターン５Ｆ及び配線パターン６Ｆの形状やサイズの自由度を拡大させることができる。

（５）上記実施形態によれば、光学部材ＰＳが、半導体レーザＬＤの出射するレーザ光の偏光状態を変換し、Ｐ偏光の入射光Ｌｅを出射する。よって、半導体レーザＬＤからのレーザ光の偏光状態に関わらず、Ｐ偏光のレーザ光が、常に、液面ＦＬａに入射する。この結果、パターンの形成不良を、より確実に、低減させることができる。

尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、Ｐ偏光の入射光Ｌｅを、液滴Ｆｂの接合した液状膜ＦＬに入射する構成にした。これに限らず、Ｐ偏光の入射光Ｌｅを、孤立した液滴Ｆｂに入射する構成にしてもよい。つまり、本発明は、レーザ光の対象物である液滴Ｆｂの形状に限定されるものでなく、液滴Ｆｂに入射するレーザ光の偏光状態をＰ偏光にするものであればよい。

・上記実施形態では、Ｐ偏光の入射光Ｌｅが、グリーンシート４Ｓの略接線方向に沿う入射角θｅで入射するように構成した。これに限らず、例えば、Ｐ偏光の入射光Ｌｅが、グリーンシート４Ｓの略法線方向に沿う入射角θｅで入射する構成にしてもよい。

・上記実施形態では、半導体レーザＬＤの出射したレーザ光（入射光Ｌｅ）は、電場ベクトルが入射面に平行に振動する光で、それ以外の成分を略含まない直線偏光、即ち、偏光成分が１００％のＰ偏光であった。しかし、これに限定するものではなく、半導体レーザＬＤの出射したレーザ光（入射光Ｌｅ）を、少なくとも偏光成分が８０％〜１００％の範囲のＰ偏光で実施してもよい。

・上記実施形態では、液状膜ＦＬを、共通する入射光Ｌｅによって乾燥する構成にした。これに限らず、例えば半導体レーザモジュールＬＤＭからの入射光Ｌｅを各ノズルＮに対応させて分割し、分割した各入射光Ｌｅを、それぞれ対応する液状膜ＦＬにのみ照射する構成にしてもよい。あるいは、半導体レーザモジュールＬＤＭをノズルＮの数量分だけ
配設し、各半導体レーザモジュールＬＤＭからの入射光Ｌｅを、それぞれ対応する液状膜ＦＬに照射する構成にしてもよい。

この際、各入射光Ｌｅの照射と非照射とが、ノズルＮを選択するための吐出制御信号ＳＩに基づいて選択させるのが好ましい。すなわち、液滴Ｆｂを吐出したノズルＮに対応する入射光Ｌｅのみを出射する構成が好ましい。これによれば、液状膜ＦＬの領域にのみ入射光Ｌｅが入射し、入射光Ｌｅの利用効率を向上させることができる。

・上記実施形態では、Ｐ偏光の入射光Ｌｅによって、液状膜ＦＬを乾燥させる構成にした。これに限らず、Ｐ偏光の入射光Ｌｅによって、乾燥した液状膜ＦＬ（液滴Ｆｂ）を、さらに焼成させる構成にしてもよい。これによれば、局所的に照射する入射光Ｌｅによって、素子パターン５Ｆ及び配線パターン６Ｆの焼成不良を低減させることができる。

・上記実施形態では、描画情報Ｉａに基づいてビットマップデータＢＭＤを生成する構成にした。これに限らず、予め外部装置で生成したビットマップデータＢＭＤを入力装置４１から制御装置４０に入力する構成にしてもよい。

・上記実施形態では、半導体レーザモジュールＬＤＭからの入射光Ｌｅがガルバノミラーを介して液滴Ｆｂの領域に照射される構成にした。これに限らず、半導体レーザモジュールＬＤＭからの入射光Ｌｅがプリズムミラーを介して液滴Ｆｂの領域に照射される構成であってもよく、あるいは、シリンドリカルレンズ２５からの入射光Ｌｅが直接液滴Ｆｂに照射される構成であってもよい。

・上記実施形態では、液滴吐出ヘッドを、圧電素子駆動方式の液滴吐出ヘッド２１に具体化した。これに限らず、液滴吐出ヘッドを、抵抗加熱方式や静電駆動方式の吐出ヘッドに具体化してもよい。

・上記実施形態では、全ての回路素子５及び内部配線６をインクジェット法で形成する構成にした。これに限らず、比較的に微細な回路素子５あるいは内部配線６のみを、上記するインクジェット法によって形成する構成であってもよい。

・上記実施形態では、パターン形成材料を、金属インクに具体化した。これに限らず、例えば、パターン形成材料を、絶縁膜材料や有機材料の分散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。

・上記実施形態では、パターンを、素子パターン５Ｆ及び配線パターン６Ｆに具体化した。これに限らず、パターンを、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、平面状の電子放出素子を備えた電界効果型表示装置（ＦＥＤやＳＥＤなど）などに備えられる各種金属配線に具体化してもよい。あるいは、パターンを、複数の線パターンやドットパターンからなる識別コードに具体化してもよい。つまり、パターンは、乾燥した液滴によって形成される固相のパターンであればよい。

本発明にかかる液滴吐出装置の一実施形態によって形成される回路モジュールを示す斜視図。 同じく、回路モジュールの製造方法を説明する説明図。 同じく、液滴吐出装置を示す斜視図。 同じく、液滴吐出ヘッドを示す斜視図。 同じく、液滴吐出ヘッドを説明する説明図。 同じく、半導体レーザを説明する説明図。 同じく、液滴吐出装置の電気的構成を説明する電気ブロック回路図。

符号の説明

１…回路モジュール、４Ｓ…基板としてのグリーンシート、５…回路素子、５Ｆ…パターンを構成する素子パターン、６…金属配線としての内部配線、６Ｆ…パターンを構成する配線パターン、１０…液滴吐出装置、２０…キャリッジ、２１…液滴吐出ヘッド、２５…照射光学系を構成するシリンドリカルレンズ、２７…照射孔光学系を構成する反射ミラー、Ｆ…パターン形成材料としての金属インク、Ｆｂ…液滴、Ｌｅ…入射光、ＬＤ…半導体レーザ、ＬＤＭ…レーザ照射手段を構成する半導体レーザモジュール、ＰＳ…光学部材。

Claims (7)

1. パターン形成材料を液滴にして基板に吐出し、前記基板に着弾した前記液滴を乾燥して前記液滴からなるパターンを前記基板に形成するようにしたパターン形成方法において、
   前記基板に着弾した前記液滴の領域に偏光成分が８０％〜１００％のＰ偏光のレーザ光を照射して前記液滴を乾燥するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。
2. 請求項１に記載のパターン形成方法において、
   前記基板に着弾した前記液滴の領域に前記基板の略接線方向に沿うＰ偏光のレーザ光を照射して前記液滴を乾燥するようにしたことを特徴とするパターン形成方法。
3. パターン形成材料を液滴にして基板に吐出する液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置において、
   前記基板に着弾した前記液滴の領域に偏光成分が８０％〜１００％のＰ偏光のレーザ光を照射するレーザ照射手段を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
4. 請求項３に記載の液滴吐出装置において、
   前記レーザ照射手段は、
   前記液滴吐出ヘッドと対向する前記液滴の領域に前記基板の略接線方向に沿うＰ偏光のレーザ光を照射することを特徴とする液滴吐出装置。
5. 請求項３又は４に記載の液滴吐出装置において、
   前記液滴吐出ヘッドを搭載し、前記液滴吐出ヘッドを一方向に沿って前記基板に対して相対的に走査するキャリッジを備え、
   前記レーザ照射手段は、
   前記キャリッジに搭載されて前記レーザ光を出射する半導体レーザと、
   前記キャリッジに搭載されて前記半導体レーザの出射したレーザ光を前記液滴の領域に照射する照射光学系と、
   を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
6. 請求項５に記載の液滴吐出装置において、
   前記照射光学系は、
   前記半導体レーザの出射したレーザ光の偏光状態をＰ偏光に変換する光学部材を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
7. 請求項３〜６のいずれか１つに記載の液滴吐出装置において、
   前記パターン形成材料は、金属微粒子の分散した金属インクであって、
   前記基板は、低温焼成セラミック基板であることを特徴とする液滴吐出装置。

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