JP4701812B2 - Functional film pattern forming device - Google Patents
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Description
本発明は、機能性膜パターン形成装置、機能性膜パターンの形成方法及び電子機器に関する。 The present invention relates to a functional film pattern forming apparatus, a functional film pattern forming method, and an electronic apparatus.
従来、各種デバイスの機能性膜パターンを形成する方法としてはフォトリソグラフィー法が一般的に知られている。この方法は材料の大部分を捨てるなど無駄が大きいと言える。そこで、このフォトリソグラフィー法に代わる機能性膜パターンの形成方法として、スクリーン印刷法やマイクロディスペンス法、液滴吐出法(インクジェット法)等による直接描画が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a photolithography method is generally known as a method for forming functional film patterns of various devices. It can be said that this method is wasteful, such as throwing away most of the material. Therefore, as a method for forming a functional film pattern in place of this photolithography method, direct drawing by a screen printing method, a microdispensing method, a droplet discharge method (inkjet method) or the like is known (for example, see Patent Document 1). .
このような直接描画を行うためには、スパッタ法等とは異なり、機能性材料を微粒子化し溶液に分散させる、もしくは適当な溶媒に溶かし込むことでインク化(液状化)したものを用いる必要がある。このため、直接描画によりバターンを形成しただけでは機能性膜パターンとしての性能を発揮することができないので、所望の性能を得るために後工程としてオーブン等を用いた乾燥と焼結を含む焼成プロセスが必要となる。 In order to perform such direct drawing, unlike the sputtering method, it is necessary to use a functional material that is made into fine particles and dispersed in a solution, or made into ink (liquefied) by dissolving in a suitable solvent. is there. For this reason, since the performance as a functional film pattern cannot be exhibited simply by forming a pattern by direct drawing, a baking process including drying and sintering using an oven or the like as a post-process to obtain the desired performance Is required.
現状の焼成プロセスには30分から1時間程度以上の時間が必要であるため、この焼成プロセスはスループットを低下させる要因となっている。これを回避するため、オーブン等に代わる処理時間の速い焼成プロセスとして、直接描画によりパターニングされた膜パターンに電磁波を照射し、光熱変換で生じた熱の作用で上記焼成プロセスを行う電磁波照射による方法が考えられる。
しかしながら、電磁波を照射する時間が短い場合や照射強度が低い場合では、機能性材料が十分に焼成されない虞がある。機能性材料が十分に焼成されない未焼成の部分は、抵抗値が高くなるので、局部的に加熱して断線してしまう場合がある。また、照射する時間が長い場合や照射強度の強すぎる場合では、機能性材料にダメージを与え、かえって性能を低下させる場合がある。この結果、各種デバイスの歩留まりが低下するという問題がある。 However, when the time for irradiating electromagnetic waves is short or when the irradiation intensity is low, the functional material may not be sufficiently baked. An unfired portion in which the functional material is not sufficiently fired has a high resistance value, and may be locally heated and disconnected. In addition, when the irradiation time is long or the irradiation intensity is too strong, the functional material may be damaged, and the performance may be deteriorated. As a result, there is a problem that the yield of various devices decreases.
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、確実に焼成されて所望の機能性を有するパターンを形成することのできる機能性膜パターン形成装置、機能性膜パターンの形成方法及び電子機器を提供することである。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and its purpose is to provide a functional film pattern forming apparatus capable of forming a pattern having a desired functionality by being surely baked. It is providing the formation method of an electroconductive film pattern, and an electronic device.
本発明における機能性膜パターン形成装置は、基板に機能性液状材料を付着させて膜パターンを形成するパターニング手段と、前記基板に形成された前記膜パターンに電磁波を照射して機能性膜パターンを形成する電磁波照射手段と、前記基板に付着した前記膜パターンの前記電磁波の吸収度合いを検出する検出手段と、前記電磁波の吸収度合いに関する情報に基づいて、前記電磁波照射手段からの前記電磁波の照射量を制御する制御手段とを備え、前記検出手段は、検出用電磁波を出射する検出用電磁波出射手段と、 前記膜パターンによって反射された前記検出用電磁波の反射波を検出する反射波検出手段とを備え、前記検出用電磁波は、前記膜パターンに吸収され、且つ、前記機能性膜パターンには吸収されない電磁波であることを特徴とする。The functional film pattern forming apparatus according to the present invention includes a patterning means for forming a film pattern by attaching a functional liquid material to a substrate, and irradiating the film pattern formed on the substrate with electromagnetic waves to form a functional film pattern. Based on information on the electromagnetic wave irradiation means to be formed, detection means for detecting the electromagnetic wave absorption degree of the film pattern attached to the substrate, and the electromagnetic wave absorption degree, the electromagnetic wave irradiation amount from the electromagnetic wave irradiation means Control means for controlling the detection, the detection means includes a detection electromagnetic wave emission means for emitting a detection electromagnetic wave, and a reflected wave detection means for detecting a reflected wave of the detection electromagnetic wave reflected by the film pattern. The electromagnetic wave for detection is an electromagnetic wave that is absorbed by the film pattern and not absorbed by the functional film pattern. To.
これによれば、基板に膜パターンを形成した後、その膜パターンに電磁波を照射して機能性液状材料を焼成することで所望の機能性膜パターンが形成される。このとき、予め、
その機能性液状材料が十分に焼成されたときの電磁波の吸収スペクトルをメモリしておき、その電磁波の吸収スペクトルと、検出手段によって検出した機能性液状材料の電磁波の吸収スペクトルとを比較することで、実際に基板に形成した膜パターンが十分に焼成されたか否かが判断される。そして、基板に付着させた機能性液状材料が十分に焼成されたときの電磁波の吸収スペクトルになるまで電磁波を照射させるようにすることで、膜パターンの未焼成の部分を無くすことができる。この結果、所望の特性を有した機能性膜パターンを形成することが可能となる。
According to this, after forming a film pattern on the substrate, a desired functional film pattern is formed by firing the functional liquid material by irradiating the film pattern with electromagnetic waves. At this time,
By storing the absorption spectrum of the electromagnetic wave when the functional liquid material is sufficiently baked, and comparing the absorption spectrum of the electromagnetic wave with the absorption spectrum of the functional liquid material detected by the detection means It is determined whether the film pattern actually formed on the substrate has been sufficiently baked. Then, the unfired portion of the film pattern can be eliminated by irradiating the electromagnetic wave until the absorption spectrum of the electromagnetic wave obtained when the functional liquid material adhered to the substrate is sufficiently fired. As a result, it is possible to form a functional film pattern having desired characteristics.
さらに、電磁波照射手段から出射される電磁波(つまり、焼成用電磁波)ではなく、同電磁波照射手段と別体に設けられた検出用電磁波出射手段から出射される電磁波(検出用電磁波)の吸収強度に基づいて膜パターンが十分に焼成されたか否かを判断する。従って、電磁波照射手段から出射される電磁波(焼成用電磁波)に含まれない波長の電磁波を使用して膜パターンが十分に焼成されたか否かを判断することが可能となる。このため、たとえば、電磁波照射手段から出射される電磁波(焼成用電磁波)に含まれない電磁波を検出用電磁波として使用することができる。
Furthermore, the absorption intensity of the electromagnetic wave (detection electromagnetic wave) emitted from the detection electromagnetic wave emission means provided separately from the electromagnetic wave irradiation means, not the electromagnetic wave emitted from the electromagnetic wave irradiation means (that is, the firing electromagnetic wave). Based on this, it is determined whether or not the film pattern has been sufficiently baked. Therefore, it is possible to determine whether or not the film pattern has been sufficiently baked by using an electromagnetic wave having a wavelength that is not included in the electromagnetic wave emitted from the electromagnetic wave irradiation means (baking electromagnetic wave). For this reason, for example, an electromagnetic wave that is not included in the electromagnetic wave (firing electromagnetic wave) emitted from the electromagnetic wave irradiation means can be used as the electromagnetic wave for detection.
さらに、検出用電磁波の反射波の強度を検出することで、膜パターンが十分に焼成されたか否かを判断することができる。
Furthermore, by detecting the intensity of the reflected wave of the detection electromagnetic wave, it can be determined whether or not the film pattern has been sufficiently baked.
この機能性膜パターン形成装置において、前記検出手段は、前記電磁波照射手段の周辺に設けられ同電磁波照射手段と同期して移動するようにしてもよい。
これによれば、電磁波照射手段から膜パターンに電磁波(つまり、焼成用電磁波)を照射しながら、その照射領域に電磁波を照射してその電磁波の吸収度合いをみることが可能となる。このため、その場で膜パターンが十分に焼成されたかを判断することが可能となる。
In this functional film pattern forming apparatus, the detection means may be provided around the electromagnetic wave irradiation means and move in synchronization with the electromagnetic wave irradiation means.
According to this, it is possible to observe the degree of absorption of the electromagnetic wave by irradiating the irradiation region with the electromagnetic wave (that is, the firing electromagnetic wave) while irradiating the film pattern with the electromagnetic wave from the electromagnetic wave irradiation means. For this reason, it is possible to determine whether the film pattern has been sufficiently baked on the spot.
この機能性膜パターン形成装置において、前記電磁波照射手段から出射される前記電磁波は、レーザ光であってもよい。
これによれば、微細な形状をした機能性膜パターンや複雑な形状をした機能性膜パターンを形成することができる。
In this functional film pattern forming apparatus, the electromagnetic wave emitted from the electromagnetic wave irradiation means may be laser light.
According to this, a functional film pattern having a fine shape or a functional film pattern having a complicated shape can be formed.
この機能性膜パターン形成装置において、前記パターニング手段は、液体プロセス法により前記膜パターンを形成する装置であってもよい。
これによれば、液体プロセス法により所望の形状のパターンを形成する際、機能性液状材料を十分に焼成させることができるので、所望の特性を有した機能性膜パターンを形成することができる。ここで、液体プロセス法とは、たとえば、インクジェット法、マイクロディスペンス法、あるいはスクリーン印刷法が挙げられる。
In this functional film pattern forming apparatus, the patterning means may be an apparatus for forming the film pattern by a liquid process method.
According to this, when forming a pattern with a desired shape by the liquid process method, the functional liquid material can be sufficiently baked, so that a functional film pattern having desired characteristics can be formed. Here, examples of the liquid process method include an ink jet method, a microdispensing method, and a screen printing method.
以下、本発明を具体化した各実施形態を、図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
まず、第1実施形態に係る機能性膜パターン形成装置としてのレーザ成膜装置20を図1〜図4に従って説明する。
Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
First, a laser
レーザ成膜装置20は、機能性液状材料を基板に付着させて膜パターンを形成し、その膜パターンにレーザ光を照射し、レーザ光の吸収による光熱変換で発生する熱で膜パターンの焼成を進めて機能性膜パターンとしての配線パターンを形成するものである。
The laser
図1は、本実施形態に係るレーザ成膜装置20の全体構成を説明するための図である。
図1に示すように、レーザ成膜装置20は、基板21を載置するキャリッジ22、機能性液状材料を基板21上に付着させて膜パターンを形成するパターニング手段としての液滴吐出ヘッド23、電磁波照射手段としてのレーザ光照射ヘッド24、検出手段としての反射吸収測定装置25、及び制御手段としての制御部26を備えている。
FIG. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of a laser
As shown in FIG. 1, a
キャリッジ22は、図示を省略したX方向駆動モータ及びY方向駆動モータによって駆動されて、液滴吐出ヘッド23に対してXY方向に移動可能になっている。図1では、キャリッジ22は、X矢印方向へ所定の速度で移動することで、基板21をX矢印方向(基板進行方向)に搬送する。
The
液滴吐出ヘッド23は、基板21に対向する位置に吐出ノズル23Aを備えている。液滴吐出ヘッド23は、この吐出ノズル23Aから機能性液状材料としての液滴30を基板21に向かって(図1中Z矢印方向に沿って)吐出する。この液滴30は、図1中の拡大部60,61に示すように、金属を微粒子化したもの(金属微粒子31)を溶媒32に溶
かしてインク化(液状化)したものである。金属微粒子31は、そのままでは互いにくっついて溶融するので、各金属微粒子31を分散剤33からなる保護膜で被覆して分散させてある。尚、本実施形態においては、金属微粒子31は、銀の微粒子である。
The
そして、液滴吐出ヘッド23は、キャリッジ22とともにXY方向に移動して、基板21との相対位置を制御しながら液滴30を基板21に吐出する。この結果、基板21には、所望の形状の膜パターン40Aが形成される。このように、本実施形態では、金属微粒子31を溶媒32に溶かしてインク化したものを吐出して所望のパターンを形成する、所謂、インクジェット法を使用して膜パターン40Aを形成するようにしている。尚、基板21上に着弾した液滴30が濡れ広がらず所望の位置に留まるように、基板21上の必要な個所には撥液処理が施されている。
The
レーザ光照射ヘッド24は、キャリッジ22の上方(反Z矢印方向)に設けられている。レーザ光照射ヘッド24は、レーザ本体51と集光レンズ52とを備えている。そして、このレーザ光照射ヘッド24は、液滴吐出ヘッド23を追従するように構成されており、たとえば、液滴吐出ヘッド23と一体形成されている。
The laser
レーザ本体51は、所定の波長の焼成用レーザ光50を連続して出射する。この焼成用レーザ光50は、例えば、公知の半導体レーザ光であって、本実施形態では、Nd:YAGレーザの第2高調波(波長λ=532nm)である。
The laser
集光レンズ52は、レーザ本体51から出射した焼成用レーザ光50を、膜パターン40A上の所定の領域(照射領域)Aに集中して照射させるように集光させるためのレンズである。この集光レンズ52は、本実施形態では、単一のレンズで構成されている。尚、集光レンズ52は、複数のレンズを組み合わせて構成されたもの、つまり、光学系であってもよい。そして、集光レンズ52を通過した焼成用レーザ光50が照射された照射領域A内の膜パターン40Aでは、光熱変換が生じて加熱され、膜パターン40A中の溶媒32及び分散剤33が除去されるとともに金属微粒子31が互いに溶融して配線パターン40Bが形成される。
The
反射吸収測定装置25は、レーザ光照射ヘッド24の周辺に設けられている。反射吸収測定装置25は、検出用電磁波出射手段25Aと反射波検出手段25Bとを備えている。また、反射吸収測定装置25は、レーザ光照射ヘッド24を追従するように構成されており、たとえば、レーザ光照射ヘッド24と図示しない部材で連結されている。
The reflection /
検出用電磁波出射手段25Aは、焼成用レーザ光50が照射されている照射領域Aに向かって検出用電磁波W1を出射する。この検出用電磁波W1は、焼成用レーザ光50とは異なった波長であって、且つ、膜パターン40Aに吸収されるとともに、一方、焼成されて形成された配線パターン40Bには吸収されない波長の電磁波ある。本実施形態の検出用電磁波W1は、膜パターン40Aのプラズモン吸収が生じる波長Lp(図4参照)と同じ波長の電磁波を出射するように設定されている。また、この検出用電磁波W1は、レーザ本体51から出射される焼成用レーザ光50の波長(波長λ=532nm)とは異なった波長の電磁波である。
The detection electromagnetic wave emitting means 25 </ b> A emits the detection electromagnetic wave W <b> 1 toward the irradiation area A where the firing
反射波検出手段25Bは、検出用電磁波出射手段25Aから出射された検出用電磁波W1のうち、膜パターン40Aの照射領域Aにて反射された電磁波(以下、単に「反射波」という)W2を検出するためのものである。そして、反射波検出手段25Bは、検出した反射波W2の波長が検出用電磁波W1と異なる場合や如何なる反射波W2をも検出されない場合は、制御部26にその旨を示す第1の検出信号S1を出力する。また、検出用電磁波W1と同じ波長の電磁波であってもその強度が予め設定された強度の規定値(例えば、
検出用電磁波出射手段25Aから出射した際の検出用電磁波W1の出力の20%)以下の場合においても、前記と同様の第1の検出信号S1を制御部26に出力するように設定されている。
The reflected wave detecting means 25B detects an electromagnetic wave (hereinafter simply referred to as “reflected wave”) W2 reflected from the irradiation area A of the
In the case of 20% or less of the output of the detection electromagnetic wave W1 emitted from the detection electromagnetic wave emission means 25A), the first detection signal S1 similar to the above is set to be output to the
また、反射波検出手段25Bは、検出した反射波W2の波長が検出用電磁波W1と同じであり、且つ、レーザ光照射ヘッド24から出射した際の検出用電磁波W1の強度が予め設定された強度の規定値(例えば、検出用電磁波出射手段25Aから出射した際の検出用電磁波W1の電力の20%)よりも大きい場合、制御部26にその旨を示す第2の検出信号S2を出力する。
The reflected wave detection means 25B has the same intensity as that of the detected electromagnetic wave W1, and the intensity of the detected electromagnetic wave W1 emitted from the laser
従って、反射波検出手段25Bから出力される検出信号が第1の検出信号S1であるか、または第2の検出信号S2であるかによって、照射領域Aの検出用電磁波W1の吸収度合いがわかる。 Therefore, the degree of absorption of the detection electromagnetic wave W1 in the irradiation area A can be determined depending on whether the detection signal output from the reflected wave detection means 25B is the first detection signal S1 or the second detection signal S2.
制御部26は、図示を省略したCPU、タイマクロック、膜パターン40Aの形状及び位置を記憶したメモリ等を含んでいる。そして、反射吸収測定装置25から出力される検出信号S1,S2等に基づいて、キャリッジ22、液滴吐出ヘッド23及びレーザ光照射ヘッド24の各々に制御信号を出力して、これらを含むシステム全体を統括制御するようになっている。
The
具体的には、制御部26は、第1の検出信号S1が入力されている間は、キャリッジ22の移動を停止させるとともにレーザ光照射ヘッド24から焼成用レーザ光50を継続して出力する旨の制御信号を出力する。また、制御部26は、第2の検出信号S2が入力されている間は、レーザ光照射ヘッド24が次の照射領域Aに対向する位置に至るまでキャリッジ22を移動させる旨の制御信号を出力し、さらに所定量の液滴30を吐出させる旨の制御信号を出力する。つまり、制御部26は、第1及び第2の検出信号S1,S2に基づいて膜パターン40Aに対する焼成用レーザ光50の照射量を制御する。
Specifically, the
次に、膜パターン40Aの光熱変換特性について、図2〜図4に従って説明する。
図2は、液滴30(機能性液状材料)の吸収スペクトルであり、図3(A)は、溶媒32に起因する吸収スペクトル、図3(B)は、分散剤33に起因する吸収スペクトル、図3(C)は、金属微粒子(溶質)31に起因する吸収スペクトルである。従って、液滴30(機能性液状材料)の吸収スペクトルは、溶媒32に起因する吸収スペクトルと、分散剤33に起因する吸収スペクトルと、微粒子(溶質)である金属微粒子31に起因する吸収スペクトルとを重ね合わせたものにほぼ等しくなる。そして、この膜パターン40Aは、焼成用レーザ光50が照射されると、該レーザ光50を吸収し、その光エネルギーが熱エネルギーに変換することで焼成されて導電性を示す配線パターン40Bとなるが(図1参照)、その焼成過程は、以下の3つの焼成過程(焼成初期、焼成中期及び焼成後期)に分けることができる。
Next, the photothermal conversion characteristics of the
2 is an absorption spectrum of the droplet 30 (functional liquid material), FIG. 3 (A) is an absorption spectrum caused by the solvent 32, FIG. 3 (B) is an absorption spectrum caused by the
図4は、焼成過程毎の膜パターン40Aの吸収スペクトルである。
焼成初期:この焼成初期では、機能性液状材料中の溶媒32及び分散剤33が分解・蒸発する。図4(A)に示すように、焼成初期では、金属微粒子31、溶媒32及び分散剤33に起因する吸収がそれぞれ起るので、レーザ光が最も吸収されやすい過程である。そして、この焼成初期では、機能性液状材料中に散在する微小な金属微粒子31に起因して波長Lpにて特有に現れるプラズモン吸収による吸収スペクトル(図4(A)中矢印で示された吸収スペクトル)が検出される。
FIG. 4 is an absorption spectrum of the
Early firing: In this early firing, the solvent 32 and the
焼成中期:この焼成中期では、機能性液状材料中の溶媒32及び分散剤33の分解・蒸発が促進されて溶媒32及び分散剤33の残留分が少なくなる。この結果、溶媒32に起
因する吸収スペクトルは消失し、また分散剤33に起因する吸収スペクトルの強度も減少する。また、金属微粒子31同士が溶融(溶質が析出)し粒成長を始めるため、図4(B)中矢印で示したプラズモン吸収による吸収スペクトルは、その強度が小さくなるとともにブロードとなる。
Middle firing stage: In this middle firing stage, decomposition and evaporation of the solvent 32 and the
焼成後期:この焼成後期では、金属微粒子31の粒成長がさらに促進して、図4(C)中矢印で示したプラズモン吸収による吸収スペクトルが消失し始める。この焼成後期は、焼成用レーザ光50が最も吸収されにくい過程である。
Late firing stage: In this late firing stage, the growth of the metal
次に、前記のように構成されたレーザ成膜装置20の作用について説明する。
図1に示すように、キャリッジ22を基板進行方向(図1中X矢印方向)に搬送しながら、液滴吐出ヘッド23から液滴30を吐出して、基板21に膜パターン40Aを形成する(パターニング工程)。また、このとき、レーザ光照射ヘッド24が駆動されて膜パターン40A上の所定の照射領域Aに焼成用レーザ光50を照射する(電磁波照射工程)。
Next, the operation of the laser
As shown in FIG. 1, a droplet 30 is ejected from a
さらに、このとき、反射吸収測定装置25が駆動されて、検出用電磁波出射手段25Aから検出用電磁波W1を照射領域Aに向かって出射する。この検出用電磁波W1は、前記したように、膜パターン40Aのプラズモン吸収が生じる波長Lpと同じ波長の電磁波である(検出工程)。
Further, at this time, the reflection
そして、膜パターン40Aの照射領域Aは、焼成用レーザ光50が吸収されて光熱変換によって焼成初期になる。この焼成初期においては、プラズモン吸収が起きるので、反射波検出手段25Bには反射波W2が検出されない。従って、反射波検出手段25Bからは第1の検出信号S1が出力される。つまり、この場合、膜パターン40Aの照射領域Aは、未焼成であることが分かる。
In the irradiation area A of the
すると、制御部26からキャリッジ22の移動を停止させるとともにレーザ光照射ヘッド24から焼成用レーザ光50を継続して出力する旨の制御信号が出力される。従って、前記照射領域Aには焼成用レーザ光50が照射され続ける(制御工程)。その後、光熱変換されて焼成初期から焼成中期に遷移する。この焼成中期においては、焼成初期時に比べて強度が小さいプラズモン吸収が起きるので、反射波検出手段25Bには、微小な反射波W2が検出される。このときの反射波W2は、検出用電磁波出射手段25Aから出射した際の検出用電磁波W1の出力の20%以下であるので、引き続き、反射波検出手段25Bは、第1の検出信号S1を出力し続ける。つまり、この場合においても膜パターン40Aの照射領域Aは、未焼成である。
Then, the
その後、焼成用レーザ光50が照射され続け、焼成中期から焼成後期に遷移すると、プラズモン吸収が消失し始める。そして、反射波W2が、レーザ光照射ヘッド24から出射した際の検出用電磁波W1の出力の20%よりも大きくなると、反射波検出手段25Bは、制御部26に第2の検出信号S2を出力する。つまり、この場合、膜パターン40Aの照射領域Aは、十分に焼成されたものと見なされる。
Thereafter, the
すると、制御部26は、レーザ光照射ヘッド24を次の新たな照射領域Aに対向する位置に配置されるようにキャリッジ22を移動させる旨の制御信号を出力する。そして、焼成用レーザ光50は、次の新たな照射領域Aに焼成用レーザ光50を照射し始める。その後、前記と同様にすることで、膜パターン40A全体に十分に焼成用レーザ光50が照射される。この結果、未焼成の部分がなく確実に焼成がなされた配線パターン40Bが形成される。
Then, the
尚、以降、前記と同じ形状の配線パターン40Bを形成する場合においては、各照射領
域Aでの第1の検出信号S1及び第2の検出信号S2が出力されている時間を記憶し、それに基づいて制御部26が、キャリッジ22、液滴吐出ヘッド23及びレーザ光照射ヘッド24の各々を統括制御する。このようにすることで、次回以降、配線パターン40Bを形成する場合においては、反射吸収測定装置25を使用せずに、確実に焼成がなされた配線パターン40Bを形成することが可能となる。
In the following, when the
前記したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)本実施形態によれば、焼成用レーザ光50が照射される膜パターン40Aの照射領域Aに、焼成用レーザ光50とは異なった波長であって、且つ、膜パターン40Aには吸収されるとともに、一方、配線パターン40Bには吸収されない波長の検出用電磁波W1を出射し、その反射波W2を検出するようにした。そして、検出用電磁波W1の強度の20%より大きな強度の反射波W2が検出されるまで、焼成用レーザ光50を継続して照射領域Aに照射するようにした。従って、膜パターン40A全体を確実に焼成させることができるので、所望の電気的特性を有した配線パターン40Bを形成することができる。
(2)しかも、本実施形態によれば、焼成用レーザ光50とは異なった波長の電磁波を検出用電磁波W1として使用するようにした。従って、検出用電磁波W1の波長と同じ波長の電磁波の強度を検出することで、膜パターン40Aが十分に焼成されたか否かが分かる。
(3)本実施形態によれば、プラズモン吸収が生じる波長の電磁波を検出用電磁波W1に使用した。このプラズモン吸収は、膜パターン40Aの焼成初期及び焼成中期において現れ、焼成終期においては現れないので、この検出用電磁波W1の強度を検出することで、膜パターン40Aが確実に配線パターン40Bになったか否かが分かる。
(4)また、本実施形態によれば、インクジェット法を使用して所望の膜パターン40Aを形成するようにしたので、微細な配線パターン40Bを形成することができる。
(5)本実施形態では、反射吸収測定装置25は、レーザ光照射ヘッド24の周辺に設けられレーザ光照射ヘッド24を追従するように構成されている。従って、焼成用レーザ光50を照射しながら検出用電磁波W1を照射することで、膜パターン40Aが配線パターン40Bになったか否かがその場で分かる。この結果、膜パターン40A全体を確実に焼成することができる。
(6)本実施形態では、各照射領域Aでの第1の検出信号S1及び第2の検出信号S2が出力されている時間を制御部26に記憶するようにした。従って、1回、反射吸収測定装置25を使用しながら配線パターン40Bを形成すれば、同じ形状の配線パターン40Bを形成する場合においては、反射吸収測定装置25を使用せずに、確実に膜パターン40Aを焼成することができる。
(第1参考実施形態)
第1参考実施形態に係るレーザ成膜方法及びレーザ成膜装置を、図5に基づいて説明する。
As described above, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) According to the present embodiment, the irradiation region A of the
(2) Moreover, according to the present embodiment, an electromagnetic wave having a wavelength different from that of the firing
(3) According to this embodiment, an electromagnetic wave having a wavelength that causes plasmon absorption is used as the detection electromagnetic wave W1. This plasmon absorption appears in the early and middle firing stages of the
(4) Moreover, according to this embodiment, since the desired
(5) In the present embodiment, the reflection /
(6) In the present embodiment, the time during which the first detection signal S1 and the second detection signal S2 in each irradiation region A are output is stored in the
( First Reference Embodiment )
A laser deposition method and a laser deposition apparatus according to the first reference embodiment will be described with reference to FIG.
この第1参考実施形態に係るレーザ成膜装置20Aは、焼成用レーザ光50が膜パターン40Aの照射領域Aで乱反射することを利用して同膜パターン40Aによる焼成用レーザ光50の吸収度合いを検出するようにしたものである。従って、反射吸収測定装置25の構成が異なっている他は全て同じであるので、反射吸収測定装置25以外の部材についてはその詳細な説明を省略する。
The laser
図5は、本実施形態に係るレーザ成膜装置20Aの全体構成図である。
図5に示すように、レーザ成膜装置20Aの反射吸収測定装置55は、反射波検出手段25Bのみを備えている。また、本実施形態のレーザ本体51は、上記第1実施形態とは異なりNd:YAGレーザの第2高調波(波長λ=532nm)ではなく、プラズモン吸収が起る波長の電磁波を出射するようになっている。
FIG. 5 is an overall configuration diagram of a laser
As shown in FIG. 5, the reflection
次に、レーザ成膜装置20Aの作用について説明する。
先ず、上記第1実施形態と同様に、キャリッジ22を基板進行方向(図1中X矢印方向)に搬送しながら、液滴吐出ヘッド23から液滴30を吐出して、基板21上に膜パターン40Aを形成する(パターニング工程)。また、このとき、レーザ光照射ヘッド24を駆動させて、膜パターン40Aに焼成用レーザ光50を照射する(電磁波照射工程)。
Next, the operation of the laser
First, in the same manner as in the first embodiment, the droplet 30 is ejected from the
すると、膜パターン40Aの照射領域Aに焼成用レーザ光50が吸収されて光熱変換によって焼成初期になる。この焼成初期においては、前記したように、プラズモン吸収が起きているので、反射波検出手段25Bには、反射波W2は検出されない。つまり、この場合、膜パターン40Aの照射領域Aは、未焼成であることが分かる。従って、反射波検出手段25Bからは第1の検出信号S1が出力される。
Then, the firing
この結果、制御部26からキャリッジ22の移動を停止させるとともにレーザ光照射ヘッド24から焼成用レーザ光50を継続して出力する旨の制御信号が出力されるので、同焼成用レーザ光50は前記照射領域Aに照射され続ける(制御工程)。その後、光熱変換されて焼成初期から焼成中期に遷移する。この焼成中期においては、焼成初期時に比べて強度が小さいプラズモン吸収が起きるので、焼成用レーザ光50は、その一部が照射領域Aにて乱反射される。そして、その乱反射された微小な反射波W2が反射波検出手段25Bによって検出される。
As a result, the
このとき、検出された反射波W2の強度は十分に小さいので、引き続き、反射波検出手段25Bは、第1の検出信号S1を出力し続ける。つまり、膜パターン40Aの照射領域Aは、未焼成であることが分かる。
At this time, since the intensity of the detected reflected wave W2 is sufficiently small, the reflected wave detecting means 25B continues to output the first detection signal S1. That is, it can be seen that the irradiation area A of the
その後、焼成中期から焼成後期に遷移すると、プラズモン吸収が消失し始める。その結果、焼成用レーザ光50は、そのほとんどが照射領域Aにて乱反射される。そして、乱反射された反射波W2が反射波検出手段25Bによって検出される。このとき、検出された反射波W2が、レーザ本体51から出射した際の検出用電磁波W1の出力に対する規定値より大きな値となると制御部26にその旨を示す第2の検出信号S2を出力する。つまり、この場合、膜パターン40Aの照射領域Aは、十分に焼成されたものと見なされる。
Thereafter, when transition is made from the middle stage of firing to the latter stage of firing, plasmon absorption starts to disappear. As a result, most of the firing
すると、制御部26は、レーザ光照射ヘッド24を次の照射領域Aに対向する位置に配置されるようにキャリッジ22を移動させる旨の制御信号を出力する。そして、焼成用レーザ光50は、次の新たな照射領域に焼成用レーザ光50を照射し始める。その後、前記と同様にすることで、膜パターン40A全体に焼成用レーザ光50を照射して焼成する。この結果、未焼成の部分がなく確実に焼成がなされた配線パターン40Bが形成される。
Then, the
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)本実施形態によれば、レーザ光照射ヘッド24から膜パターン40Aのプラズモン吸収と同じ波長を有した焼成用レーザ光50を出射するようにした。そして、反射波検出手段25Bは、膜パターン40Aにて乱反射された反射波W2を検出し、その検出された反射波W2の強度が焼成用レーザ光50の出力に対する規定値よりも大きくなるまで、その照射領域Aに焼成用レーザ光50を照射するようにした。従って、上記第1実施形態のように検出用電磁波出射手段25Aを設ける必要はないので、反射吸収測定装置を小型化することができる。この結果、レーザ成膜装置20A全体を小型化することができる。
(第2参考実施形態)
次に、上記第1及び第1参考実施形態で説明した機能性膜パターン形成装置或いは機能性膜パターン形成方法により形成された配線パターンを備えた電子機器の一例として、プラズマディスプレイを図6に基づいて説明する。
As described above, according to the present embodiment, the following effects are obtained.
(1) According to the present embodiment, the
( Second Reference Embodiment )
Next, as an example of an electronic apparatus having a wiring pattern formed by the functional film pattern forming apparatus or the functional film pattern forming method described in the first and first reference embodiments , a plasma display is based on FIG. I will explain.
図6に示すプラズマディスプレイ70は、表示ユニット71と、スピーカー72と、複
数の操作ボタン73とを備えている。この表示ユニット71の素子基板(図示省略)上には、複数の走査線と、複数のデータ線と、走査線とデータ線の交差に対応してマトリクス状に配置され、発光素子をそれぞれ有する複数の画素とが形成されている。走査線やデータ線等の配線パターンが上記各実施形態で説明した機能性膜パターン形成装置或いは機能性膜パターン形成方法により形成される。
The
従って、このプラズマディスプレイ70によれば、機能性膜パターン形成装置或いは機能性膜パターン形成方法により機能性膜パターンとしての配線パターンを形成することで、未焼成の部分がない所望の電気的特性を有した配線パターンとなる。この結果、配線パターンの故障による歩留まりの低下が抑制されたプラズマディスプレイ70を実現することができる。
Therefore, according to this
尚、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記各実施形態では、膜パターン40Aの焼成後期ではプラズモン吸収がなくなることを利用して、プラズモン吸収が起きる波長Lpの電磁波(レーザ光)を膜パターン40Aに照射して、その反射波W2を検出する。そして、膜パターン40Aに照射した際の出力に20%よりも大きい反射波W2が検出されるまで焼成用レーザ光50を照射し続けるようにした。本発明は、これに限定されるものではなく、プラズモン吸収が起る電磁波以外の波長の電磁波を利用してもよい。例えば、焼成中期〜焼成後期では分散剤33に起因する吸収スペクトルの強度がほぼなくなるので、この分散剤33に起因する吸収スペクトルの波長の電磁波を膜パターン40Aに照射して、その反射波W2の吸収度合いを検出することで、膜パターン40Aが焼成されたか否かを判断するようにしてもよい。このようにすることで、上記と同様な効果を得ることができる。
・上記第1実施形態では、レーザ成膜装置20を使用して、機能膜パターンとして配線パターン40Bを形成したが、レーザ成膜装置20を使用して、他のパターンを形成するようにしていもよい。たとえば、絶縁膜パターンを形成ようにしてもよい。この場合、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
・上記各実施形態では、機能性液状材料を基板21上に付着させるパターニング手段としての液滴吐出ヘッド23と、レーザ光照射ヘッド24とを備えたレーザ成膜装置20,20Aについて一例として説明した。つまり、インクジェット法により機能性液状材料を基板上に付着させる装置(液滴吐出ヘッド23)と、レーザ光照射ヘッド24を備えたレーザ成膜装置20,20Aについて説明した。本発明はこのような構成のレーザ成膜装置20,20Aに限定されない。本発明は、マイクロディスペンス法により機能性液状材料を基板21上に付着させる装置(パターニング手段)と、レーザ光照射ヘッド24を備えた機能性膜パターン形成装置にも適用される。また、本発明は、スクリーン印刷法により機能性液状材料を基板21上に付着させる装置(パターニング手段)と、レーザ光照射ヘッド24を備えた機能性膜パターン形成装置にも適用される。
In addition, this invention can also be changed and embodied as follows.
In each of the above embodiments, utilizing the fact that plasmon absorption disappears in the later stage of baking of the
In the first embodiment, the laser
In each of the above embodiments, the laser
・上記各実施形態では、電磁波として焼成用レーザ光50を出射するレーザ本体51を備えたレーザ光照射ヘッド24を用いているが、膜パターン40Aに照射する電磁波はレーザ光に限らない。本発明は、レーザ光以外の単波長の光、例えば白色光源から出射される光から1或いは複数の光学フィルタ等で抽出したある波長の光を使用してもよい。
In each of the above embodiments, the laser
・上記第1実施形態では、レーザ本体51としてNd:YAGレーザの第2高調波(波長:532nm)を用いた構成について一例として説明したが、本発明は、レーザ本体51としてNd:YAGレーザの第2高調波(波長:532nm)以外のレーザ光を用いる構成に広く適用可能である。
In the first embodiment, the configuration using the second harmonic (wavelength: 532 nm) of the Nd: YAG laser as the laser
・上記各実施形態では、機能性材料としての金属微粒子31として銀の微粒子を用いているが、金属微粒子31として、銀以外に、金、銅、アルミニウム等を微粒子化したもの
を用いても良い。
In each of the above embodiments, silver fine particles are used as the metal
・上記各実施形態では、機能性膜パターンの一例として、配線パターン40Bを形成する場合について説明したが、本発明は、有機EL素子の有機エレクトロルミネッセンス層、カラーフィルタ、ICタグの配線パターン等を形成するのに適用可能である。つまり、本発明は、金属配線パターンのように、金属微粒子を分散剤で被覆したものが溶媒に分散している機能性液状材料を、焼成(乾燥、焼結)して機能性膜パターンである配線パターンが作られるものに広く適用可能である。これに限らず、本発明は製膜前と製膜後のパターンが持つ吸収スペクトル(反射スペクトル)の差異を利用しているので、有機EL層やカラーフィルタのように、機能性材料が溶媒に溶けている機能性材料を、光熱変換で発生した熱で乾燥して溶媒を蒸発させることで機能性膜パターンが作られるものにも使える。
In each of the above embodiments, the case where the
W2…反射波、20,20A…機能性膜パターン形成装置としてのレーザ成膜装置、21…基板、23…パターニング手段としての液滴吐出ヘッド、24…電磁波照射手段としてのレーザ光照射ヘッド、25…検出手段としての反射吸収測定装置、25A…検出用電磁波出射手段、25B…反射波検出手段、26…制御手段としての制御部、40A…機能性膜パターンとしての配線パターン、50…電磁波としての焼成用レーザ光、70…電子機器としてのプラズマディスプレイ。 W2 ... Reflected wave, 20, 20A ... Laser film forming apparatus as functional film pattern forming apparatus, 21 ... Substrate, 23 ... Droplet ejection head as patterning means, 24 ... Laser light irradiation head as electromagnetic wave irradiation means, 25 ... reflection absorption measuring device as detection means, 25A ... detection electromagnetic wave emission means, 25B ... reflection wave detection means, 26 ... control section as control means, 40A ... wiring pattern as functional film pattern, 50 ... as electromagnetic waves Laser beam for firing, 70... Plasma display as electronic equipment.
Claims (4)
前記基板に形成された前記膜パターンに電磁波を照射して機能性膜パターンを形成する電磁波照射手段と、
前記基板に付着した前記膜パターンの前記電磁波の吸収度合いを検出する検出手段と、
前記電磁波の吸収度合いに関する情報に基づいて、前記電磁波照射手段からの前記電磁波の照射量を制御する制御手段とを備え、
前記検出手段は、検出用電磁波を出射する検出用電磁波出射手段と、
前記膜パターンによって反射された前記検出用電磁波の反射波を検出する反射波検出手段とを備え、
前記検出用電磁波は、前記膜パターンに吸収され、且つ、前記機能性膜パターンには吸収されない電磁波であることを特徴とする機能性膜パターン形成装置。 Patterning means for forming a film pattern by attaching a functional liquid material to the substrate;
An electromagnetic wave irradiation means for irradiating the film pattern formed on the substrate with an electromagnetic wave to form a functional film pattern;
Detecting means for detecting the degree of absorption of the electromagnetic wave of the film pattern attached to the substrate;
Based on information on the degree of absorption of the electromagnetic wave, and a control means for controlling the irradiation amount of the electromagnetic wave from the electromagnetic wave irradiation means ,
The detection means includes a detection electromagnetic wave emission means for emitting a detection electromagnetic wave;
A reflected wave detection means for detecting a reflected wave of the detection electromagnetic wave reflected by the film pattern,
The functional film pattern forming apparatus, wherein the electromagnetic wave for detection is an electromagnetic wave that is absorbed by the film pattern and is not absorbed by the functional film pattern.
前記検出手段は、前記電磁波照射手段の周辺に設けられ同電磁波照射手段と同期して移動することを特徴とする機能性膜パターン形成装置。The functional film pattern forming apparatus, wherein the detection means is provided around the electromagnetic wave irradiation means and moves in synchronization with the electromagnetic wave irradiation means.
前記電磁波照射手段から出射される前記電磁波は、レーザ光であることを特徴とする機能性膜パターン形成装置。The functional film pattern forming apparatus, wherein the electromagnetic wave emitted from the electromagnetic wave irradiation means is laser light.
前記パターニング手段は、液体プロセス法により前記膜パターンを形成する装置であることを特徴とする機能性膜パターン形成装置。The functional film pattern forming apparatus, wherein the patterning means is an apparatus for forming the film pattern by a liquid process method.
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