JP5685467B2 - パターン形成方法及びパターン形成装置 - Google Patents

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Description

本発明はパターン形成方法及びパターン形成装置に係り、特に、インクジェット方式を用いた微細パターンの形成技術に関する。
近年、インクジェット方式の液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）を用いて、基板上に電気配線パターンやマスクパターンなどの微細パターンを形成する技術が注目されている。例えば、金属粒子や樹脂粒子を拡散させた液体をインクジェットヘッドから打滴してパターンを描画し、加熱等により硬化させて、電気配線パターンやマスクパターンが形成される。インクジェット方式を用いたパターンの描画における課題として、基板上に着弾した複数の液滴が合一することにより発生するバルジ（集まり）の発生や、液滴の飛翔方向ズレ又は基板上に着弾した液滴の移動より生じるジャギーの発生等によるインクのにじみが挙げられる。
図３１（ａ），（ｂ）は、従来技術に係るインクジェット方式を用いた微細パターン形成方法の課題を説明する図であり、基板１のパターン形成面１Ａが図示されている。図３１（ａ）は、基板１のパターン形成面１Ａに着弾した複数の液滴２が合一して１つの大きな液滴３となった状態（バルジが発生した状態）が図示されている。また、図３１（ｂ）は、基板１のパターン形成面１Ａに着弾した液滴２に着弾位置のズレが生じ、ジャギーが発生した状態が図示されている。図３１（ａ），（ｂ）とも、本来形成されるべきパターンは符号４を付し破線により図示した形状である。かかる課題を解決するために様々な検討がなされている。
非特許文献１は、フォトリソグラフィー技術を応用して、基板の表面エネルギーを部分的に変えてからインクジェット法を用いて液滴を打滴することで、正確に細かいパターンを描画する手法を開示している。
また、特許文献１は、レーザー光により取り囲まれた領域に液滴が打滴されることで、所定の軌道から外れた液滴を所定の軌道に戻し、レーザー光で取り囲まれた領域内に当該液滴が着弾するように構成された液体吐出装置を開示している。
特許文献２は、機能性材料を含有する溶液をインクジェット方式により噴射させ、基体上に機能性材料を残留させて、機能性基体を製造する方法を開示している。引用文献２に開示された技術では、機能性材料の溶液を噴射させる前に、基体上にレーザー光を照射して基体上の溶液付着力改質を行うように構成されている。また、特許文献２は、レーザー光のスポットサイズ（φ１０μｍ）よりも単独のドット径（１５μｍ）が大きい旨を開示している。
「フレキシブル電気泳動表示用全印刷有機ＴＦＴアレイ」（株式会社リコー、鈴木幸栄著、月刊ディスプレイ ’１０ ５月号、３５ページ〜４０ページ）
特許第３７９４４０６号 特開２００５−８１１５９号公報
しかしながら、非特許文献１に開示された手法は、事前にフォトマスクが必要であり、基板とのアライメント工程が必須である。さらに、基板の変形（歪み）にフォトマスクを対応させることができないため、基板の変形等に対して表面エネルギーを変化させる処理を追従させることができない。そのために、基板の変形等に起因して描画されたパターンがずれてしまう問題などが生じる。
また、特許文献１に開示された液体吐出装置は、液滴の飛翔方向の曲がりを回避することができるものの、着弾後の液滴が移動してしまうことを回避するものではない。したがって、基板上における液滴の合一によるバルジの発生や、着弾後の液滴の移動により生じるジャギーの発生によるパターンのにじみを回避することが困難である。
特許文献２に開示された機能性基体の製造方法は、レーザー光のスポット径が単独のドット径よりも小さくなっているために、機能性材料のパターンのエッジ部にジャギーが発生し、機能性材料のパターンの品質が低下してしまう。さらに、機能性材料の溶液の濡れ広がりがレーザー光の照射領域により規制されてしまい、所定のサイズのドットを得ることが困難である。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、インクジェット方式を用いた微細パターンの形成におけるパターンのにじみが防止され、基板の歪みに追従（対応）した、好ましい微細パターン形成が実現されるパターン形成方法及びパターン形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るパターン形成方法は、基板のパターン形成面に形成されるパターンに対応して、前記パターンの内部あるいは前記パターンの外縁のいずれかを含む処理対象領域に対して、当該パターンを構成するドットの直径未満の幅を有する光線を照射して、当該処理対象領域に改質処理が施される改質処理工程と、前記改質処理が施された処理対象領域に対してインクジェット方式により液滴が打滴される打滴工程と、含むことを特徴とする。また、基板の歪みを検出してオンデマンドで改質する領域を変更することで、パターンずれのない正確な描画を可能とする特徴がある。
本発明によれば、基板のパターン形成面に形成されるパターンに対応する処理対象領域に対して改質処理を施すことで、ドットの着弾位置にずれが生じたとしても、ドットが所定位置に引き寄せられ、ドットの位置ずれや位置ずれに起因する合一が防止される。また、ドットの直径未満の幅で改質処理が施されることで、ドットの定着位置が改質処理の幅のオーダーで調整されるので、パターンの品質（描画品質）が向上する。特に、パターンのエッジ部分（パターンの幅方向の両端部）に生じるジャギーが改質処理の幅にならうために、ジャギーが視認されにくくなり、当該パターンのエッジ部分の品質が向上する。また、基板の歪みを検出して改質パターンを変更することで、オンデマンドでパターンずれを補正することができ、描画の品質が向上する。
本発明に係るパターン形成方法における改質処理工程の概念図 図１に示す改質処理工程における改質処理後の状態を模式的に示す説明図 本発明に係るパターン形成方法における打滴処理工程の概念図 図３に示す打滴工程におけるインク打滴後の状態を模式的に示す説明図 本発明に係るパターン形成方法を用いて形成された配線基板の配線パターンを示す説明図 図５に示す配線パターンの曲げ部近傍の改質処理後の状態を模式的に示す説明図 図５に示す配線パターンの曲げ部近傍の打滴後の状態を模式的に示す説明図 打滴後のドットの形状変化の説明図 図５に示す配線パターンの曲げ部近傍の最終状態を示す説明図 本発明に係るパターン形成装置の概略構成を示す全体構成図 図１０に示す改質処理部の概略構成を示す構成図 図１０に示すパターン形成部の概略構成を示す構成図 図１０に示すパターン形成部に適用されるインクジェットヘッドのノズル配置を説明する図 図１０に示すインクジェットヘッドの立体構造を示す断面図 図１２に示すパターン形成部の他の構成例を示す全体構成図 図１５に示すライン型ヘッドの構成を示す平面透視図 図１６に示すライン型ヘッドのノズル配置を説明する図 図１０に示すパターン形成装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の応用例に係るパターン形成方法の説明図 本発明の第２実施形態に係るパターン形成装置の概略構成を示す斜視図 図２０に示すパターン形成装置を搬送ドラムの側面側から見た側面図 図２０に示すパターン形成装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の第３実施形態に係るパターン形成方法における打滴処理工程の概念図 図２３に示すパターン形成装置の他の構成例の説明図 図２３に示すパターン形成装置の制御系の概略構成を示すブロック図 本発明の第４実施形態に係るパターン形成装置の概略構成を示す構成図 図２６に示すインクジェットヘッド及び紫外線光源の配置例を示す平面透視図 図２６に示すパターン形成装置の他の構成例の説明図 図２６に示すパターン形成装置のさらに他の構成例の説明図 図２６に示すパターン形成装置の制御系の概略構成を示すブロック図 従来技術に係るインクジェット方式を用いたパターン描画の課題を説明する図
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
〔パターン形成方法の説明〕
本発明に係るパターン形成方法は、ガラス基板やシリコンウエハ（シリコン基板）、シリコン樹脂、フィルム基板、絶縁加工された金属板などの基板（基体）のパターン形成面に、電気配線パターンやマスクパターン（レジストパターン）などの微細パターンを形成するものであり、配線パターンが形成される領域に対応した改質処理領域に対して改質処理を施す改質処理工程と、改質処理後の基板へ溶媒に金属粒子を分散させた金属液、溶媒に樹脂粒子を分散させた樹脂液などの機能性液体（以下、単に「液体」と記載することがある。）を打滴する打滴（パターン形成）工程と、を含んでいる。
図１は、本発明の実施形態に係るパターン形成方法における改質処理工程の概念図である。同図に示す改質処理工程は、基板１０のパターン形成面１０Ａにおける直線状の微細パターン１２（二点破線により図示）が形成される領域に対して、改質エネルギー付与部１４から改質処理エネルギー（白抜き矢印線により図示）を付与して改質処理を施す工程である。
基板１０は、ガラス基板、シリコンウエハ（シリコン基板）、フィルム基板、シリコン樹脂、絶縁された金属板などが適用される。ガラス基板の材料として、石英、ＬＣＤ用無鉛ガラスが挙げられる。さらに、ガラスと樹脂を混合したガラスエポキシ樹脂（ガラエポ基板）なども適用可能である。
また、フィルム基板の材料として、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）などが挙げられる。
フィルム基板は、バリア層や導電層を含むものでもよい。絶縁加工された金属板の材料として、アルミニウムの表面を酸化させたアルミナ基板などが挙げられる。
本例に示す改質処理工程における改質エネルギーはレーザー光線（スポット光）が適用される。このレーザー光線の一例を挙げると、波長は３００（ｎｍ）、３６５（ｎｍ）、４０５（ｎｍ）などの紫外線領域又は可視光領域であり、出力は１０〜数百（ｍＪ／ｃｍ ２ ）、レーザー光線の光径（スポット径）は１〜２μｍである。
もちろん、紫外線領域、可視光領域だけでなく赤外光領域のレーザー光を適用することも可能である。また、半導体レーザーや固体レーザー、液体レーザー、気体レーザーなど、様々な媒体を適用することが可能である。
改質エネルギーにレーザー光線が適用される改質エネルギー付与部１４は、レーザー光を発生させるレーザー光源ユニット（発振器）と、光学系により所定の光径となるように絞られたレーザー光線を基板に照射する露光ヘッドと、を具備している。レーザー光源は、露光ヘッドに内蔵されていてもよいし、外部に設置されていてもよい。
改質処理の一例として、親液処理と撥液処理が挙げられる。改質処理に用いられる反応ガスを切り換えることで、親液処理と撥液処理とを選択的に切換可能である。
例えば、反応ガス（雰囲気ガス）供給部１６から酸素を含む反応ガス、又は窒素を含む反応ガスが供給された雰囲気に改質処理対象の基板１０が置かれ、該反応ガス雰囲気下の基板１０にレーザー光線が照射されると、当該レーザー光線が照射された照射領域はレーザー光線が照射されていない非照射領域よりも高い親液性を有する。
一方、フッ素系ガス雰囲気に置かれた基板１０にレーザー光線が照射されると、該レーザー光線が照射された照射領域はレーザー光線が照射されていない非照射領域よりも高い撥液性を有する。
なお、「高い親液性」を有する状態とは、基板１０に対する液滴の接触角が相対的に小さい状態であり、「高い撥液性」を有する状態とは、基板１０に対する液滴の接触角が相対的に大きい状態である。
「高い親液性を有する状態」の具体例として、基板１０に対する液滴の接触角が４５°以下である状態が挙げられる。また、「高い撥液性を有する状態」の具体例として、基板１０に対する液滴の接触角が８０°以上である状態が挙げられる。
図１は、ステージ１８に保持された基板１０を所定の移動方向に移動させながら（矢印線により移動方向を図示）、レーザー光線が照射される態様が図示されている。基板１０の移動方向と直交する方向については、同方向についてレーザー光線を走査させてもよいし、基板１０の同方向の長さ（全幅）に対応して多数のスポット光の照射口を備えて、同時にレーザー光線を照射するマルチ露光を適用してもよい。１つのレーザー光を走査させる態様では、１回の走査幅がスポット光の光径に対応する。
また、固定された基板１０に対して露光ヘッド（改質エネルギー付与部１４）を移動させる態様も可能である。すなわち、露光ヘッドを支持するとともに、二次元的に移動させる移動機構により露光ヘッドを移動させながら、所定の照射領域にレーザー光を照射する。
図２は、微細パターン１２が形成される領域（微細パターンを構成するドットが配置される領域の内縁の内側、後述する液体（ドット）によって被覆される領域）に改質処理が施された状態を模式的に図示した説明図である。
同図では、微細パターン１２の形状が二点破線により図示されている。改質処理工程において、基板１０（図１参照）に照射されるレーザー光線の光径（露光径）Ｄｂは２μｍであり、レーザー光線の露光ピッチＰｂは２μｍ未満となっている。
なお、図２において、符号２０を付して図示したレーザー光線の１ビームの照射領域は、図示の都合上隣同士が重なっていないが、実際には隣同士が重なり合いパターン１２の内部の全域に対して改質処理が施される。
すなわち、微細パターン１２が形成される領域である改質処理対象領域は、１ビームあたり２μｍの露光径（露光幅）を有するレーザー光線が隙間なく、かつ、微細パターン１２が形成される領域を埋めつくすように照射される。
レーザー光線の露光径（露光幅）Ｄｂは、後述するドットの直径Ｄｄ（図４参照）よりも十分に小さくなっており、レーザー光線の露光ピッチＰｂは、パターンのドットピッチＰｄ（図４参照）よりも十分に小さく（細かく）なっている。
図３は、本例に示すパターン形成方法における打滴（パターン形成）工程の概念図である。同図に示す打滴工程は、改質処理後の基板１０に対して、インクジェットヘッド２２から液滴２４が打滴され、基板１０のパターン形成面１０Ａに着弾した液滴２４によってドット２６が形成される工程である。
本工程に適用可能な液体は、インクジェット方式によって打滴可能な物性（粘度等）を有しており、その一例として、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）などの金属粒子や、これらの金属元素を含む合金の粒子を所定の溶媒中に分散させた金属液や、上記した金属を含む前駆体溶液などの配線インクが挙げられる。かかる配線インクによって１０μｍから数十μｍの微細幅を有する電気配線が形成される。
また、上記した配線インクを用いた電気配線パターン形成以外にも、樹脂粒子などの絶縁体粒子を溶媒中に分散させた液体（例えば、レジストインク）を用いたマスクパターン形成や、半導体、有機ＥＬ発光材などを溶媒中に分散させた電子材料インクを用いたパターン形成も可能である。このように、インクジェット方式によるパターン形成は、オンデマンドでマスクレス化された微細パターンの形成が可能である。
図３には、基板１０を所定の移動方向（矢印線により図示）に移動させながらパターン形成を行う態様が例示されている。基板１０の移動方向と直交する方向については、インクジェットヘッド２２を同方向に走査させるシリアル方式でもよいし、基板１０の同方向における長さ（全幅）にわたって多数のノズルが配置されたフルライン型ヘッドを備え、同方向について同時に打滴可能な形態でもよい。
図４は、改質処理が施された領域にドット２６が形成された状態を模式的に図示した説明図である。同図に示すドット２６の直径Ｄｄは、レーザー光線の露光径Ｄｂよりも十分に大きくなっており、図４に示すドット２６の直径Ｄｄは、レーザー光線の露光径Ｄｂの１０倍である。
また、ドット間ピッチＰｄは、レーザー光線の露光ピッチＰｂの１０倍となっている。言い換えると、ドット解像度は改質処理の解像度の１／１０となっている。なお、図４では、隣接するドット２６の一部がわずかに重なるように打滴される態様を図示したが、隣接するドット２６の重なり部分がより多くなるように打滴してもよい。
すなわち、本例に示すパターン形成方法では、ドット解像度よりも改質処理の解像度を十分に大きくすることで、ドット２６の着弾位置のずれが改質処理の解像度のオーダーに応じて補正される。
したがって、ドット２６の定着位置の精度が改質処理の解像度のオーダーとなり、改質処理が施されない場合よりも十分に高くなり、ドット２６の位置ずれに起因するジャギーやバルジの発生が抑制される。
また、改質処理が施された領域はドットの定着性（基板１０とドット２６との間の接合性能）が高くなっているので、ドットは改質処理の解像度にならって定着し、仮にジャギーが発生したとしてもそのジャギーは視認されにくい程度の小さなものとなっている。
図示の例では、ドット解像度を改質処理の解像度の１／１０程度とする態様を例示したが、ドット解像度を改質処理の解像度の１／１０倍よりもさらに小さくして、改質処理の解像度をより細かくすることが好ましい。
図５は、本例に示すパターン形成方法が適用され、配線パターンが形成されたプリント配線基板のパターン形成面を示す平面図である。
同図に示すプリント配線基板１０は、エッジ部１０Ｂに形成された複数の電極（パッド）３０のそれぞれと接続される複数の電気配線パターン１２が形成されている。この複数の電極３０は、該エッジ部１０Ｂに取り付けられるカードエッジコネクタに対応しており、その配置ピッチは１０μｍから数十μｍである。また、配線パターン１２の幅及び配置ピッチも１０μｍから数十μｍとなっている。
図５に符号３２を付した配線パターン１２の曲げ部は、ドットの定着位置のずれにより、ジャギーやバルジが発生すると、パターン切れなどの欠陥となりやすく、特にドットの位置決め精度が要求される。
したがって、本例に示すパターン形成方法を適用することで、ジャギーやバルジの発生が抑制され、配線パターン１２の曲げ部３２におけるパターン１２の欠陥の発生が防止される。
図６は、図５に図示した配線パターン１２の曲げ部３２に改質処理が施された状態が模式的に図示されている。
図６において拡大して図示された配線パターン１２（曲げ部３２）は、Ｒ＝φ２０μｍ、線幅＝５０μｍである。なお、図５では、曲げ部３２の曲げ角度を約４５°に図示したが、図６では、曲げ部３２の形状が極端な場合として、曲げ角度を約９０°として図示した。
また、基板１０（図５参照）は、厚みが０．１ｍｍのＰＥＴフィルム基板であり、改質エネルギーは、出力が１００（ｍＪ／ｃｍ ２ ）、波長が４０５ｎｍ、ビーム径Ｄｂが２μｍのレーザー光線が適用される。
さらに、反応ガスとして酸素を含むガス（大気でも可）が適用され、改質処理後の処理対象領域（ドット２６（図４参照）が打滴される領域）は親液性となっている。
図６に示すように、ドット解像度よりも十分に細かい解像度（図示の例では１０倍程度）で改質処理が施されるので、パターン１２の曲線に対して多少の改質処理の欠損（改質部分を示す円形状がない部分）が存在するものの、パターンの曲げ部３２のエッジでも実質的に十分な、直線部分とほぼ同一の改質解像度が得られている。
図７は、改質処理（親液処理）後の基板１０に銀インク（又は銅インク）が打滴された状態を模式的に図示した説明図である。また、図８（ａ），（ｂ）は、着弾後の液滴（ドット）２６の状態変化を模式的に図示した説明図（断面図）である。
図８（ａ）に示すように、着弾直後の液滴（ドット）２６は半球形状を有しているが、時間経過とともに中心から放射状に濡れ広がり、直径が大きくなるとともに高さが低くなる。
図示の例では、着弾時のドット２６の直径はφ３０μｍであり、濡れ広がって安定したドットの直径はφ５０μｍである。図８（ｂ）に示すように、濡れ広がったドット２６が隣接する打滴位置に着弾した他のドットと接触すると、互いの表面張力によって引き寄せ合い、図８（ｂ）に示すように一体化して、図９に示す配線パターン１２が形成される。
すなわち、液滴（ドット）２６の着弾位置に図７に示すような位置ズレが生じても、また、濡れ広がったドット２６が、改質処理がされていない領域にはみ出したとしても、ドット２６は改質処理がされた親液性を有する領域に引き寄せられる。
また、隣接するドット同士が一体化するときにも、改質処理が施されたパターン（露光パターン）にならうので、配線パターン１２を形成するドット２６が改質処理されている親液性を有する領域に収まり、非改質領域にはみ出すことがない。
さらに、改質処理の解像度がドット解像度よりも十分に細かいので、パターンのエッジに生じるジャギーは改質処理領域のエッジ形状にならい目立たなくなるので、配線パターン品質（特に、エッジ部）の品質が向上する。
このようにして、改質処理における処理解像度をパターン描画のドット解像度よりも十分に細かくすることで、液滴（ドット）の定着位置の精度が向上し、パターンの高品質化が可能となる。
特に、描画パターンのエッジ部における形状が安定してジャギーレスとなり、より高い描画品質が得られる。
また、改質エネルギーとしてレーザー光線を適用することで、高いエネルギーによる効率のよい改質処理が可能となり、基板の材質や形状に依存することなく高速かつ高品質の改質処理が可能である。
さらに、改質処理雰囲気に導入される反応ガスを適宜選択することで、改質処理の内容を選択することができ、様々な材質の基板や、様々な物性を有する液体に対応することができる。さらにまた、ドット（パターン）と基板との接合力が向上するので、平滑面にも高精度に液滴を定着させることができ、基板の曲げにも強く、かつ、耐久性が向上する。
本例に示すパターン形成方法が適用されて作製される作製物として、プリント配線基板、フレキシブル配線基板、フレキシブル有機ＥＬディスプレイ（有機ＥＬディスプレイパネル）、電子ペーパー、太陽電池パネルなどが挙げられる。
例えば、ＴＦＴピッチが１０μｍ×１００μｍから２００μｍ×２００μｍ程度であり、ゲート線、ソース線の最小線幅が４０μｍ、スペースが２０μｍ、ソース電極の最小線幅は２０μｍ、チャネル幅が５μｍのＴＦＴアレイを作製することが可能である。
また、これらの電気配線パターンや、素子を形成するための半導体層やその他マスクパターン形成にも適用可能である。なお、上記の作製物を作製する工程の一部に本発明に係るパターン形成方法を適用し、他の手法に係る工程との併用も可能である。
〔パターン形成装置の説明〕
次に、上述したパターン形成方法を具現化するための装置構成について説明する。
図１０は、本発明の実施形態に係るパターン形成装置の概略構成図である。同図に示す
パターン形成装置１００は、基板１０２の歪みを検出する歪み検出部１１０と、基板１０２に改質処理を施す改質処理部１２０と、改質処理後の基板１０２に微細パターンを形成するパターン形成部（インクジェット打滴部）１３０と、を具備している。
歪み検出部１１０は、基板１０２を支持する搬送機構１１２と、基板１０２の歪みを検出するセンサ１１４と、を含んで構成されている。搬送機構１１２は、センサ１１４の検出領域において基板１０２を所定の姿勢に保持しながら所定の方向に移動させる。搬送機構１１２は基板１０２を一方向に搬送する形態でもよいし、直交する二方向（例えばＸＹ方向）に搬送する形態でもよい。
センサ１１４は、半導体レーザーやＬＥＤなどの光源と、ＣＣＤなどの撮像素子を具備する光学式の検出システムが適用される。すなわち、センサ１１４は、予め基板１０２に設けられているアライメントマーク（図１０中不図示、図２０に符号３０３を付して図示）を撮像し、その撮像信号を制御系（図１８に詳細を図示）に送出する。
該制御系では、センサ１１４から得られた検出信号（撮像信号）に基づいて、基板１０２自体の歪み及び描画の歪みを検出し、その歪みを打ち消すようにパターンの補正データが生成されるとともに、該パターンの補正データに対応する改質処理の補正データが生成される。すなわち、パターン形成前の基板１０２の歪みに対応する補正がオンデマンドで実行される。
ここでいう「基板の歪み」は、基板１０２自体の歪みの他に、描画の歪みも含まれる。基板１０２自体の歪みとして、基板１０２が所定位置から縦方向や横方向にずれている場合、高さ方向にずれている場合、又は回転している場合などが挙げられる。
また、描画の歪みは、描画位置のずれの他に、描画形状が拡大されている場合、縮小されている場合、台形状に歪んでいる場合などが挙げられる。
なお、センサ１１４を二次元的に移動させながら、固定された基板の歪みを検出する形態や、基板１０２（搬送機構１１２）及びセンサ１１４の両者を相対的に移動させながら、基板の歪みを検出する形態も可能である。
上記に説明した歪み検出部１１０の機能は、先に説明したパターン形成方法における歪み検出工程として構成することも可能である。すなわち、上記のパターン形成方法は、基板１０の歪みを検出する歪み検出工程と、歪み検出工程により検出された基板１０の歪みに対応した改質処理の補正データ及びパターン形成の補正データが生成される補正データ生成工程と、を含み、該補正データに基づいて改質処理工程、及びパターン形成工程が実行されるように構成してもよい。
改質処理部１２０は、所定の反応ガスが充填されたチャンバー１２２と、チャンバー１２２内で基板１０２を保持するとともに所定の移動方向へ移動させる搬送機構１２４と、基板１０２の所定領域に対してレーザー光線を照射する露光ヘッド１２６と、を具備している。
図１１は、露光ヘッド１２６の概略構成を示す構成図である。同図に示す露光ヘッド１２６は、レーザー発振器１２６Ａ、シャッター機構１２６Ｂ、コリメートレンズ１２６Ｃ、レーザー光の光束を調整するレンズ系１２６Ｄ、露光対象面に必要なスポット径のレーザー光線を照射するための先端光学系（ミラー、レンズ等）１２６Ｅを具備し、所定の露光径を有するスポット光を基板に照射するように構成されている。
本例では、基板１０２の移動方向と直交する方向に露光ヘッド１２６を走査させて、同方向における一回の走査で改質処理が可能な領域について改質処理を実行し、該走査方向における一回の改質処理が終了すると、基板１０２を所定量移動させて次の領域について改質処理を実行し、この動作を繰り返すことで基板１０２の全面にわたって改質処理が施されるシリアル方式が適用される。
もちろん、走査光学系を具備し、露光ヘッド１２６を走査させる代わりにレーザー光線自体を走査させてもよいし、基板１０２を移動させながら、基板１０２の全幅にわたって多数のスポット光端を配列させ、基板１０２の全幅にわたって同時にレーザー光線を照射する形態も可能である。
図１０に示すパターン形成部１３０は、基板１０２を固定しつつ所定の方向へ移動させる搬送機構１３２と、インクジェットヘッド１３４と、を含んで構成されている。インクジェットヘッド１３４から液滴が打滴され、所定のパターンが形成された基板１０２は不図示の基板排出部から排出される。
また、図１０に示すパターン形成装置１００は、歪み検出部１１０と改質処理部１２０との間で基板１０２の受け渡しを行う受渡部１４０と、改質処理部１２０とパターン形成部１３０との間で基板１０２の受け渡しを行う受渡部１４２と、を備えている。
図１２は、パターン形成部１３０の一態様を示す構成図である。同図に示すパターン形成部１３０は、インクジェットヘッド１３４の走査方式として、シリアル方式が適用される。
すなわち、パターン形成部１３０は、インクジェットヘッド１３４が搭載されたキャリッジ１５０を主走査方向Ｍに沿って移動させる走査機構１５２と、基板１０２を支持するステージ１５６を副走査方向Ｓに沿って移動させる搬送機構１３２と、を具備している。
図１２に示す走査機構１５２は、キャリッジ１５０の送り機構としてボールネジ１５４が適用され、キャリッジ１５０の支持部材としてガイド部材１５８が適用される。また、搬送機構１３２は、ステージ１５６の送り機構としてボールネジ１６０が適用される。
なお、ボールネジ１６０に代わり、リニアスライダーなどのリニアアクチュエータを適用してもよいし、ｘｙテーブルを適用してもよい。
図１３（ａ）は、インクジェットヘッド１３４のノズル配置を示すインクジェットヘッド１３４のノズル面の平面図である。同図に示すように、インクジェットヘッド１３４は、副走査方向（図中上下方向）について、複数のノズル１７０が配置ピッチＰｎで一列に並べられた構造を有している。
ノズル１７０の配置ピッチを高密度化するために、図１３（ｂ）に示すように複数のノズル１７０を千鳥状に配置してもよいし、マトリクス状に配列してもよい（図１７参照）。図１３（ｂ）に示す千鳥配置におけるノズル１７０の実質的な配置ピッチＰｎ’は、図１３（ａ）に示すノズル１７０の配置ピッチＰｎの１／２となっている。
図１４は、インクジェットヘッド１３４を構成する記録素子単位となる１チャンネル分の液滴吐出素子（１つのノズル１７０に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図である。
同図に示すように、本例のインクジェットヘッド１３４は、ノズル１７０が形成されたノズルプレート１７２と、圧力室１７４や共通流路１７６等の流路が形成された流路板１７８等を積層接合した構造から成る。
ノズルプレート１７２は、インクジェットヘッド１３４のノズル面１７２Ａを構成し、各圧力室１７４にそれぞれ連通する複数のノズル１７０が副走査方向に沿って一列に形成されている（図１３（ａ）参照）。
流路板１７８は、圧力室１７４の側壁部を構成するとともに、共通流路１７６から圧力室１７４にインクを導く個別供給路の絞り部（最狭窄部）としての供給口１８０が形成される流路形成部材である。
なお、説明の便宜上、図１４では簡略的に図示をしているが、流路板１７８は一枚又は複数の基板を積層した構造である。ノズルプレート１７２及び流路板１７８は、シリコンを材料として半導体製造プロセスによって所要の形状に加工することが可能である。
共通流路１７６はインク供給源たるインクタンク（不図示）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路１７６を介して各圧力室１７４に供給される。
圧力室１７４の一部の面（図１４における天面）を構成する振動板１８２には、上部電極（個別電極）１８４及び下部電極１８６を備え、上部電極１８４と下部電極１８６との間に圧電体１８８がはさまれた構造を有するピエゾアクチュエータ（圧電素子）１９０が接合されている。
振動板１８２を金属薄膜や金属酸化膜により構成すると、ピエゾアクチュエータ１９０の下部電極１８６に相当する共通電極として機能する。なお、樹脂などの非導電性材料によって振動板を形成する態様では、振動板部材の表面に金属などの導電材料による下部電極層が形成される。
上部電極１８４に駆動電圧を印加することによってピエゾアクチュエータ１９０が変形して圧力室１７４の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル１７０からインクが吐出される。
インク吐出後、ピエゾアクチュエータ１９０が元の状態に戻る際に、共通流路１７６から供給口１８０を通って新しいインクが圧力室１７４に再充填される。
なお、本例に示すインクジェットヘッド１３４の吐出方式として、サーマル方式を適用してもよい。サーマル方式についての詳細な説明は省略するが、サーマル方式では、液室内に設けられたヒータに駆動信号が印加されると液室内の液体が加熱され、液室内の液体の膜沸騰現象を利用してノズルから所定量の液滴が吐出される。
図１５は、図１２に図示したパターン形成部１３０の他の態様を示す構成図である。同図に示すパターン形成部１３０’は、シリアル型のインクジェットヘッド１３４に代わり、フルライン型のインクジェットヘッド１３４’が具備されている。
フルライン型のインクジェットヘッド１３４’とは、基板１０２の主走査方向Ｍにおける全長に対応する長さにわたって、ノズル１７０（図１７参照）が並べられた構造を有し、インクジェットヘッド１３４’と基板１０２とを副走査方向Ｓについて１回だけ相対的に移動させることで、基板１０２の全域にわたって描画を行うことができる。
図１６は、フルライン型インクジェットヘッド１３４’の構成例を示す平面透視図（インクジェットヘッド１３４’から基板１０２を見た図）であり、図１７は、図１６に示すインクジェットヘッド１３４’のノズル配置を説明する図である。
図１６に示すインクジェットヘッド１３４’は、ｎ個のヘッドモジュール１３４Ａ‐ｉ（ｉは１からｎの整数）をインクジェットヘッド１３４’の長手方向に沿って一列につなぎ合わせてマルチヘッドを構成している。
また、各ヘッドモジュール１３４Ａ‐ｉは、インクジェットヘッド１３４’の短手方向の両側からヘッドカバー１３４Ｂ，１３４Ｃによって支持されている。なお、ヘッドモジュール１３４Ａを千鳥状に配置してマルチヘッドを構成することも可能である。
かかる構造を有するインクジェットヘッド１３４’と記録媒体とを相対的に一回だけ走査させてパターン形成を行う、いわゆるシングルパス方式により、基板１０の全面にわたって微細パターン１２（図４参照）を形成し得る。
インクジェットヘッド１３４’を構成するヘッドモジュール１３４Ａ‐ｉは、図１７に示すように、略平行四辺形の平面形状を有し、隣接するサブヘッド間にオーバーラップ部が設けられている。
オーバーラップ部とは、サブヘッドのつなぎ部分であり、ヘッドモジュール１３４Ａ‐ｉの並び方向について、隣接するドットが異なるサブヘッドに属するノズルによって形成される。
図１７に示すように、各ヘッドモジュール１３４Ａ‐ｉは、ノズル１７０が二次元状に並べられた構造を有し、かかるヘッドモジュール１３４Ａ‐ｉを備えたヘッドは、いわゆるマトリクスヘッドと呼ばれるものである。
図１７に図示したヘッドモジュール１３４Ａ‐ｉは、副走査方向Ｙ（図１５に符号Ｓを付して図示した方向）に対して角度αをなす列方向Ｗ、及び主走査方向Ｘ（図１５に符号Ｍを付して図示した方向）に対して角度βをなす行方向Ｖに沿って多数のノズル１７０が並べられた構造を有し、主走査方向Ｘの実質的なノズル配置が高密度化されている。
図１７では、行方向Ｖに沿って並べられたノズル群（ノズル行）は符号１７０Ａを付し、列方向Ｗに沿って並べられたノズル群（ノズル列）は符号１７０Ｂを付して図示されている。
なお、ノズル１７０のマトリクス配置の他の例として、主走査方向Ｘに沿う行方向、及び主走査方向Ｘに対して斜め方向の列方向に沿って複数のノズル１７０を配置する構成が挙げられる。
図１８は、パターン形成装置１００の制御系の概略構成を示すブロック図である。パターン形成装置１００は、通信インターフェース２００、システム制御部２０２、搬送制御部２０４、画像処理部２０６、インクジェットヘッド駆動部（ＩＪヘッド駆動部）２０８、露光ヘッド駆動部２０９を備えるとともに、画像メモリ２１０、ＲＯＭ２１２を備えている。
通信インターフェース２００は、ホストコンピュータ２１４から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース２００は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などのシリアルインターフェースを適用してもよいし、セントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用してもよい。
通信インターフェース２００は、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。
システム制御部２０２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってパターン形成装置１００の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能し、さらに、画像メモリ２１０及びＲＯＭ２１２のメモリコントローラとして機能する。
すなわち、システム制御部２０２は、通信インターフェース２００、搬送制御部２０４等の各部を制御し、ホストコンピュータ２１４との間の通信制御、画像メモリ２１０及びＲＯＭ２１２の読み書き制御等を行うとともに、上記の各部を制御する制御信号を生成する。
ホストコンピュータ２１４から送出された画像データは通信インターフェース２００を介してパターン形成装置１００に取り込まれ、画像処理部２０６によって所定の画像処理が施される。
画像処理部２０６は、画像データから吐出制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号（画像）処理機能を有し、生成した吐出制御用の信号をインクジェットヘッド駆動部２０８、及び露光ヘッド駆動部２０９に供給する制御部である。
画像処理部２０６において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいて、インクジェットヘッド駆動部２０８を介してインクジェットヘッド１３４の吐出液滴量（打滴量）や吐出タイミングの制御が行われる。
これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。なお、図１８に示すインクジェットヘッド駆動部２０８には、インクジェットヘッド１３４の駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
露光ヘッド駆動部２０９は、画像処理部２０６によって生成された吐出制御用の信号に基づいて改質処理用の制御信号（改質処理データ）を生成する。該改質処理データによって、レーザー光の照射条件や露光ヘッド１２６の走査条件等が決められる。
搬送制御部２０４は、画像処理部２０６により生成された吐出制御用の信号に基づいて基板１０２（図１０参照）の搬送タイミング及び搬送速度を制御する。
図１８における搬送駆動部２１６は、図１２のボールネジ１５４，１６０を駆動するモータや、歪み検出部１１０や改質処理部１２０において基板１０２を搬送する搬送機構の駆動モータなど、が含まれる。すなわち、搬送制御部２０４は上記のモータのドライバーとしての機能を有している。
画像メモリ（一次記憶メモリ）２１０は、通信インターフェース２００を介して入力された画像データを一旦格納する一次記憶手段としての機能や、ＲＯＭ２１２に記憶されている各種プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域（例えば、画像処理部２０６の作業領域）としての機能を有している。画像メモリ２１０には、逐次読み書きが可能な揮発性メモリ（ＲＡＭ）が用いられる。
ＲＯＭ２１２は、システム制御部２０２のＣＰＵが実行するプログラムや、装置各部の制御に必要な各種データ、制御パラメータなどが格納されており、システム制御部２０２を通じてデータの読み書きが行われる。
ＲＯＭ２１２は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。また、外部インターフェースを備え、着脱可能な記憶媒体を用いてもよい。
本例に示すパターン形成装置１００は、ユーザインターフェース２２０を具備している。該ユーザインターフェース２２０は、オペレータ（ユーザ）が各種入力を行うための入力装置２２２と、表示部（ディスプレイ）２２４と、を含んで構成される。
入力装置２２２には、キーボード、マウス、タッチパネル、ボタンなど各種形態を採用し得る。オペレータは、入力装置２２２を操作することにより、印刷条件の入力、画質モードの選択、付属情報の入力・編集、情報の検索などを行うことができ、入力内容や検索結果など等の各種情報は表示部２２４の表示を通じて確認することができる。
この表示部２２４は、エラーメッセージなどの警告を表示する手段としても機能する。なお、図１８の表示部２２４は、異常を知らせる報知手段としてのディスプレイに適用することができる。
パラメータ記憶部２３０は、パターン形成装置１００の動作に必要な各種制御パラメータが記憶されている。システム制御部２０２は、制御に必要なパラメータを適宜読み出すとともに、必要に応じて各種パラメータの更新（書換）を実行する。
プログラム格納部２３２は、パターン形成装置１００を動作させるための制御プログラムが格納されている記憶手段である。
雰囲気ガス調整ユニット２３４は、システム制御部２０２の指令信号に応じて、図１０に示すチャンバー１２２内に充填される反応ガスの濃度（充填量）等のチャンバー１２２内の環境を調整するための制御ブロックである。複数の反応ガスを選択的に充填可能に構成されている場合は、反応ガスの排出及び充填を制御する。
アライメント位置検出ユニット２３６は、歪み検出部１１０（センサ１１４）から得られる検出信号に基づいて、基板１０２（図１０参照）の歪み情報（及び描画の歪み情報）を生成するブロックである。
この基板１０２の歪み情報は、システム制御部２０２を介して画像処理部２０６へ送られる。画像処理部２０６は、基板１０２の歪み情報に基づいて露光用（改質処理用）の補正データを生成するとともに、描画用の補正データを生成する。
例えば、基板１０２の位置が所定位置に対して回転しているときは、その回転量が算出されるとともに、その回転を打ち消すようにパターンの補正データがオンデマンドで生成されるとともに、該パターンの補正データに対応する露光用の補正データがオンデマンドで生成される。
ここでいう「補正データ」は、露光用のデータ及び描画用のドットデータ（パターンを構成するドットの位置情報）に対して、シフト処理（面方向のずれ補正）、オフセット処理（厚み方向のずれ補正）、回転処理が施されたものや、拡大処理、縮小処理、台形補正処理（台形状に歪んだパターンを矩形状に補正する処理）が施されたものがある。
すなわち、改質処理部１２０及びパターン形成部１３０は共通のフィードバックループを有しており、歪み検出部１１０から得られる同一の（共通の）基板１０２の歪み情報に基づいて、露光補正及び描画補正を行うように構成されている。
上記の如く構成されたパターン形成方法、及びパターン形成装置によれば、レーザー光線の露光分解能である改質処理の分解能をパターン形成（描画）のドット分解能よりも十分に大きくすることで改質処理の精度が向上し、パターンを形成するドットの固定位置の精度が向上することで、ジャギーやバルジの発生が防止されるとともに、基板とパターンとの接合力の向上により、曲げ強度や耐久性が向上する。
また、歪み検出部１１０から得られる基板１０２及び描画の歪み情報に基づいて、オンデマンドで改質処理の補正データ及びパターン形成の補正データが生成されるので、基板ごと個体差に対応した最適な改質処理及びパターン形成が実現される。
さらに、改質処理時の雰囲気に導入される反応ガスとの組み合わせにより、基板の種類や液体の種類に応じた改質処理が施され、様々な種類の基板及び液体に適した条件でパターン形成が実行される。
本例では、基板に電気配線パターンが形成される態様を例示したが、本発明は、紙や樹脂などのシート状の媒体に対するグラフィック印刷にも適用可能である。すなわち、グラフィック用の印刷媒体の表面に改質処理を施した後に、所望の画像を形成する画像形成装置にも、本発明に係るパターン形成方法（装置）を適用可能である。
〔応用例〕
次に、本発明の応用例に係るパターン形成方法について説明する。本応用例に係るパターン形成方法は、上述した実施形態に係るパターン形成方法から改質処理工程が変更されている。なお、以下の説明では、先に説明した内容と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
図１９は、本応用例に係るパターン形成方法に適用される改質処理工程の説明図である。同図に示すように、本例に示す改質処理工程では、微細パターン１２の外縁部１２Ａの外側にレーザー光線が照射され（レーザー光線の照射部分に符号２０’を付して図示）、改質処理が施された領域の内側にドット２６が形成される。
水を溶媒に用いる液体によって微細パターン１２を形成する場合は、微細パターン１２の外縁部１２Ａの外側に対して撥液処理が施され、有機溶媒を用いた液体によってパターンを形成する場合は、パターン１２の外縁部１２Ａの外側に対して親液処理が施される。
基板１０（図１参照）上に形成される微細パターン１２に対するネガパターンの縁部分を改質処理領域として、パターン１２の外縁部１２Ａの外側を縁取るように改質処理が施される。
そうすると、微細パターン１２の外縁部１２Ａの外側にドット（液体）２６がはみ出して着弾したとしても、改質処理された領域（符号２０’を付して図示したレーザー光線の照射部分）が障壁となり、改質処理された領域で両側を囲まれた部分にドット２６が引き寄せられる。
また、微細パターン１２の非形成領域の全面に対して改質処理を施すのではなく、微細パターン１２の外縁部１２Ａの外側の近傍のみに改質処理を施すことで、改質処理工程の処理時間が短縮され、さらに、ドット解像度よりも十分に細かい解像度で改質処理が施されるので、ドット２６の定着位置が安定するとともに、定着位置の精度が向上する。
なお、図１９には、微細パターン１２の外縁部１２Ａの外側の近傍の一例として、レーザー光線のスポット径Ｄｂ（図４参照）の幅を有する領域が図示されている。
もちろん、図１〜図９を用いて説明したパターン形成方法との組み合わせも可能である。すなわち、水を溶媒に用いた液体によりパターン１２を形成する際に、パターン１２の外縁部１２Ａに撥液処理を施すとともに、パターン１２の内縁の内側に親液処理を施すことで、パターン１２の内縁部を含む内側にドット２６が引き寄せられ、ドット２６がパターンの外縁部１２Ａよりも外側へはみ出して定着することが防止される。
本例では、基板上の配線パターンやマスクパターンなどのパターン描画を行う方法及び装置を例示したが、本発明は、紙などの記録媒体上に画像を形成するグラフィック印刷や、有機ＥＬパネルなどの薄型パネルの作製にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図２０は、本発明の第２実施形態に係るパターン形成装置の概略構成を示す斜視図であり、図２１は、図２０に示すパターン形成装置を搬送ドラムの側面側から見た側面図である。
本例に示すパターン形成装置３００は、転写ドラム３０１（基体）の外周面に対して改質処理を施す露光ヘッド３２６と、改質処理が施された転写ドラム３０１の外周面に配線インクや樹脂インクなどの液体（機能性材料を含有する液体）を吐出させるインクジェットヘッド３３４と、基板３０２の歪みを検出するセンサ３１４と、基板３０２を搬送する搬送機構（図２１に符号３２４を付して図示）と、を備えている。
すなわち、本例に示すパターン形成装置３００は、いわゆる中間転写型であり、転写ドラム３０１の外周面に形成されたパターン（基板３０２に形成されるパターンの鏡像パターン）が基板３０２へ転写されるように構成されている。
また、センサ３１４によって基板３０２の歪みが検出され、基板の歪みをキャンセルするように露光データ及び吐出データが補正される。図２０に符号３０３を付した基板３０２の四隅に設けられたマークは、基板３０２の歪み検出の基準となるアライメントマーク３０３である。
露光ヘッド３２６は、転写ドラム３０１の外周面にレーザー光の発光面が対向するように、転写ドラム３０１の外周面から所定の距離だけ離されて配置されている。
また、インクジェットヘッド３３４は、露光ヘッド３２６の転写ドラム３０１の回転方向における下流側に、転写ドラム３０１の外周面にインク吐出面が対向するように配置されている。
露光ヘッド３２６及びインクジェットヘッド３３４と転写ドラム３０１の外周面との距離は、図１０に示す形態と同一とされる。
図２０及び図２１には、転写ドラム３０１の最上部に対向する位置にインクジェットヘッド３３４が配置され、かつ、インクジェットヘッド３３４に対して転写ドラム３０１の回転角に換算して９０°離れた位置に露光ヘッド３２６が配置される態様が図示されているが、露光ヘッド３２６の転写ドラム３０１の回転方向（矢印線により図示した反時計回り方向）下流側にインクジェットヘッド３３４が設けられていればよく、露光ヘッド３２６及びインクジェットヘッド３３４の配置は適宜変更することができる。
図２０において、符号３１１を付して図示した二点破線により囲まれた領域は、露光ヘッド３２６によってレーザー光が照射された改質処理領域である。この改質処理領域３１１に対して、インクジェットヘッド３３４から液体が打滴される。
インクジェットヘッド３３４が打滴された液体により形成されたパターンは、転写ドラム３０１の外周面において移動しない程度に仮硬化させ、転写ドラム３０１の最下部に位置する転写部３０５へ送られる。
センサ３１４によって歪みが検出された基板３０２は、転写ドラム３０１の外周面に形成されたパターンと同期して転写部３０５へ送られる。すなわち、転写部３０５において、基板３０２のパターン形成領域の先端部と、転写ドラム３０１の外周面のパターン形成領域の先端部と、の位置が合わされる。
その後、転写ドラム３０１の外周面に基板３０２を押圧させて、転写ドラム３０１の外周面に形成されたパターンが基板３０２へ転写される。基板３０２へ転写されたパターンは、符号３１２を付して破線で図示されている。
転写部３０５を通過した改質処理領域は、転写部３０５の転写ドラム３０１回転方向下流側においてクリーニング処理が施される。パターンの変更がない場合（同じパターンが形成される基板３０２を複数形成する場合）は、クリーニング処理が施された改質処理領域には、インクジェットヘッド３３４から打滴された液体によりパターンが形成される。
なお、図２０及び図２１に図示したセンサ３１４、露光ヘッド３２６、及びインクジェットヘッド３３４等のパターン形成装置３００の構成や、露光ヘッド３２６の露光条件（光径、露光分解能）及びインクジェットヘッド３３４の打滴条件（ドット径、ドット分解能）などは、先に説明した図１０に示すパターン形成装置１００と同様の構成、同様の条件を適用することができる。
図２２は、図２０及び図２１に示すパターン形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。図２２に示すブロック図は、図１８に図示したブロック図に転写ドラム制御部２０５及び転写ドラム駆動部２１７が追加されている。
転写ドラム制御部２０５は、システム制御部２０２から送られる指令信号に基づいて、図２０に示す転写ドラム３０１の回転及び停止、回転速度等を制御するための制御信号を生成する。この制御信号は転写ドラム駆動部２１７へ送出され、該制御信号に基づいてドラム駆動部２１７に含まれる転写ドラム３０１を動作させるためのモータの動作が制御される。すなわち、転写ドラム制御部２０５は転写ドラム３０１を動作させるためのモータのドライバーとしての機能を有している。
複数の基板３０２に対して同一のパターンが形成される場合（複数回にわたって、転写ドラム３０１の外周面に同一のパターンが形成される場合）は、少なくとも一回目の転写ドラム３０１の外周面へのパターン形成の際に、転写ドラム３０１の外周面へ改質処理が施されればよい。
また、二回目以降の転写ドラム３０１の外周面へのパターン形成の際に、適宜転写ドラム３０１の外周面への改質処理が施されてもよい。
基板３０２（転写ドラム３０１の外周面）に形成されるパターンが変更される場合は、転写ドラム３０１の外周面に回復処理が施された後に、変更後の画像データに基づいて転写ドラム３０１の外周面への改質処理が施される。
回復処理の具体例として、転写ドラム３０１の外周面の交換、転写ドラム３０１の外周面の研磨等の物理的処理、転写ドラム３０１の外周面の化学的処理、電気的処理などが挙げられる。
例えば、ドクターブレードによる処理、コロナ放電処理などの手法が行われる場合がありうる。なお、回復処理が不要である場合もありうる。
転写ドラム３０１の外周面への改質処理は、転写ドラム３０１の外周面から転写ドラム３０１の直径方向について０．１μｍ以内の最表面に施されることで、パターンの接合力と回復処理の効率化とを両立させることができる。
なお、この改質処理の厚み方向の範囲は、基板の表面に直接パターンが形成される形態における基板にも適用可能である。
第２実施形態に係るパターン形成装置（方法）によれば、中間転写方式が適用される微細パターン形成において、転写ドラム３０１の外周面にドット分解能よりも十分に大きい分解能で改質処理が施され、改質処理が施された部分に液体が打滴されるので、改質処理の精度が向上し、パターンを形成するドットの固定位置の精度が向上することで、ジャギーやバルジの発生が防止されるとともに、基板とパターンとの接合力の向上により、曲げ強度や耐久性が向上するといった、直接描画方式と同様の効果を得ることができる。
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図２３は、第３実施形態に係るパターン形成方法における打滴処理工程の概念図である。なお、以下の説明において、先に説明した部分と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
同図に示す打滴処理工程は、基板１０（パターン形成面１０Ａ）の温度を制御する温度制御工程が含まれる。図２３には、基板１０の裏面（パターン形成面１０Ａの反対側面）からヒータ１９により基板１０が加熱される形態が図示されている。
図２３に示すヒータ１９に代わり、ペルチェ素子を備える形態や、基板１０のパターン形成面１０Ａ側から加熱する形態も可能である。さらに、基板１０のパターン形成面１０Ａを冷却するためのファンを備える態様も好ましい。
基板１０の温度を適宜調整することで、ドット２６の形状（厚み、直径）を変えることも可能である。例えば、液滴２４（ドット２６）の着弾直後から高温が付与されてドット２６が素早く硬化すると、ドットの濡れ広がりが抑制され、厚みが大きく直径が小さいドット２６が形成される。
一方、液滴２４（ドット２６）に低温が付与されると、ドット２６が十分に濡れ広がり、厚みが小さく直径が大きいドット２６が形成される。ドット２６の硬化と温度との関係は液体の種類ごとに異なるので、使用される液体ごとに温度とドットの硬化状態との関係を予め把握しておき、記憶しておくことが好ましい。
図示は省略するが、図１に示す改質処理工程において、基板１０の温度を制御する態様も好ましい。改質処理中及び改質処理後の基板１０を加熱させることで、改質処理を促進させることが可能である。
図２４は、第３実施形態に係るパターン形成方法に対して、中間転写方式を適用した例を示す説明図である。同図に示すように、基板３０２を搬送する搬送機構３２４にヒータ３１９が内蔵されており、パターンが転写された後の基板３０２が加熱されるように構成されている。
中間転写方式では、パターンが形成された後の転写ドラム３０１の温度を制御して、転写ドラム３０１の外周面に着弾した液滴（ドット２６）の粘度を制御することが可能である。
例えば、転写ドラム３０１の外周面に着弾してから転写部３０５へ移動するまでは、高温（例えば、樹脂粒子を含む液体における樹脂粒子のガラス転移点以上）を付与してドット２６の高粘度の状態を維持し、転写部３０５による転写時には、温度を下げて（例えば、ガラス転移点未満）、ドット２６の粘度を下げ、基板３０２へパターンを転写しやすくすることが可能である。
かかる態様は、転写ドラム３０１にヒータを内蔵し、転写ドラム３０１の外周面の温度を検出しながらヒータに加熱量を適宜制御することで実現することができる。
図２５は、図２３に示すパターン形成方法を実現するパターン形成装置１００’の制御系の概略構成を示すブロック図である。同図に示すパターン形成装置１００’は、図１０に示すパターン形成装置１００の制御系に、ヒータ１９のオンオフ、放出熱量などを制御するヒータ制御部２３８を備えている。
図２４に示す中間転写方式では、基板３０２の搬送機構３２４に内蔵されるヒータ３１９、及び転写ドラム３０１に内蔵されるヒータの温度を制御するヒータ制御部が具備される。
第３実施形態に係るパターン形成方法（装置）によれば、基板１０（３０２）を加熱することで基板１０に着弾した液滴（ドット２６）の硬化を促進させることができるとともに、改質処理の効果を促進させることができる。また、基板１０の温度を適宜可変させることで、ドット２６の形状を制御することが可能となる。
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図２６は、第４実施形態に係るパターン形成装置（１００”）におけるパターン形成部１３０の概略構成を示す構成図である。同図に示すパターン形成部１３０は、キャリッジ１５０にインクジェットヘッド１３４と補助光照射部１３５が搭載されている。
本例では、補助光の照射により高粘度化する液体が適用される。補助光照射部１３５は、基板１０２に着弾した液滴（ドット２６）に補助光を照射し、ドット２６を高粘度化させる。
補助光は、可視光領域から紫外領域までの波長を有する光が適用可能である。インクジェットヘッド１３４から吐出させる液体として、紫外線照射により硬化する紫外線硬化型インクが適用される場合は、補助光として紫外線が適用される。紫外線硬化型インクは、紫外線の照射光量を制御することで、ドット２６の硬化状態（形状）を制御することが可能である。
例えば、数ｍＪ／ｃｍ２から数十ｍＪ／ｃｍ２程度の低光量紫外線を照射すると、ドット２６を半硬化状態とすることができ、１００ｍＪ／ｃｍ２から数百ｍＪ／ｃｍ２程度の高光量の紫外線を照射すると、ドット２６を完全硬化状態とすることができる。
「半硬化状態」とは、隣接ドット間の着弾干渉を回避するものの、ドット展開がされる（十分に広がることができる）程度に硬化した状態である。
図２７は、インクジェットヘッド１３４と補助光照射部１３５の配置例を示す平面透視図である。図２７（ａ）は、キャリッジ１５０が一方方向（図中符号Ｍを付した方向）に走査するときのみに、インクジェットヘッド１３４から液体が打滴される場合の配置例である。
図２７（ａ）に示すように、インクジェットヘッド１３４の走査方向下流側に補助光照射部１３５が配置され、着弾直後から液滴（ドット２６）に対して補助光が照射される。
図２７（ａ）における符号Ｍを付した方向と反対方向にインクジェットヘッド１３４を走査させるときにも、補助光照射部１３５から補助光を照射させることで、ドット２６の硬化を促進させることができる。
図２７（ｂ）に図示される形態は、インクジェットヘッド１３４の走査方向の両側に補助光照射部１３５Ａ，１３５Ｂを備えている。インクジェットヘッド１３４を図中右から左へ走査させるときには、少なくとも補助光照射部１３５Ａから補助光を照射させ、インクジェットヘッド１３４を図中左から右へ走査させるときには、少なくとも補助光照射部１３５Ｂから補助光を照射させる。
図２７（ｂ）に示す形態によれば、マルチパス方式のように、インクジェットヘッド１３４を主走査方向に往復走査させながら液体が打滴される場合にも、基板１０２（図２６参照）の着弾した液体（ドット２６）に対して確実に補助光を照射させることが可能である。
図２８は、図２６に示すパターン形成装置の他の構成例の説明図である。図２８に示すパターン形成部１３０’は、フルライン型のインクジェットヘッド１３４’を備え、基板１０２の搬送方向（符号Ｓを付して図示する方向）のインクジェットヘッド１３４’の下流側に補助光照射部１３５’が配置されている。
図２８に示す補助光照射部１３５’は、基板１０２の主走査方向の全幅に対応する長さにわたる照射領域を構成するように、複数の光源（不図示）が主走査方向に沿って並べられている。
かかる形態によれば、同一のタイミングでインクジェットヘッド１３４’から打滴された複数の液滴に対して、略同一タイミングで一括して補助光を照射することが可能である。
図２９は、図２６に示すパターン形成装置のさらに他の構成例の説明図である。図２９に示すパターン形成装置３００”は、中間転写方式が適用され、インクジェットヘッド３３４の転写ドラム３０１の回転方向下流側に補助光照射部３３５が配置されている。
図２９に示す構成において、転写部３０５の基板３０２の搬送方向下流側にも補助光照射部を備えることで、基板３０２に転写された微細パターンを素早く硬化させることが可能である。
なお、補助光（図２７参照）がインクジェットヘッド１３４（１３４’，３３４）のノズルに照射されないように、インクジェットヘッド１３４（１３４’ ，３３４）と、補助光照射部１３５（１３５Ａ，１３５Ｂ，１３５’，３３５）との間に補助光を遮る遮蔽部材を備える態様が好ましい。
図３０は、図２６に示すパターン形成装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。図３０に示す制御系は、図１８に示す制御系と比較して、システム制御部２０２から送出される指令信号に応じて、補助光照射部１３５（１３５’，３３５）のオンオフ及び照射光量を制御する補助光照射制御部２４０が具備される。
第４実施形態に係るパターン形成装置（方法）によれば、基板１０２（転写ドラム３０１の外周面）に着弾した液滴（ドット２６）に補助光を照射させることで、ドット２６の硬化を促進させることができる。また、補助光の照射光量を調整することで、ドット２６の硬化状態を制御することができる。
以上、本発明に係るパターン形成方法及びパターン形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよい。
＜付記＞
上記に詳述した実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。
（発明１）：基体のパターン形成面に形成されるパターンに対応して、少なくとも前記パターンの幅方向における両側の外縁を含む処理対象領域に対して、当該パターンを構成するドットの直径未満の幅を有する光線を照射して、当該処理対象領域に改質処理が施される改質処理工程と、前記改質処理が施された処理対象領域を含む前記パターンが形成される領域に対してインクジェット方式により機能性液体が打滴される打滴工程と、を含むことを特徴とするパターン形成方法。
本発明によれば、基体のパターン形成面に形成されるパターンに対応して、少なくともパターンの幅方向における両側の外縁を含む処理対象領域に対して、当該パターンを構成するドットの直径未満の幅を有する光線を照射して改質処理を施すことで、ドットの着弾位置にずれが生じたとしても、ドットが所定位置に引き寄せられ、ドットの位置ずれや位置ずれに起因する合一が防止される。
また、ドットの解像度（描画解像度）を超える解像度で改質処理が施されることで、ドットの定着位置が改質処理の解像度のオーダーで調整されるので、パターンの品質（描画品質）が向上する。
特に、パターンのエッジ部分（パターンの幅方向の両端部）に生じるジャギーが改質処理の解像度にならうために、ジャギーが視認性されにくくなり、当該パターンのエッジ部分の品質が向上する。
また、パターンに対応する改質処理の処理対象領域は、パターンの幅方向の両側の外縁及びパターンの内部として、パターンを構成する液体によって被覆される全領域とすることが好ましい。
改質処理に適用される光線は、レーザー光線（レーザーのスポット光）を適用することが可能である。例えば、大気中で基板表面にレーザー光が照射されると、非照射領域に対して照射領域は親液性となる。
（発明２）：発明１に記載のパターン形成方法において、前記基体は、基板であることを特徴とする。
かかる態様によれば、インクジェット方式によって、基板上に好ましい微細パターンが直接形成される。
かかる態様において、インクジェットヘッドと基板とを相対的に搬送させる相対搬送手段を備える態様が好ましい。
（発明３）：発明２に記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程及び前記打滴工程、前記打滴工程の後の少なくとも何れかに、前記基板の温度を調整する温度調整工程を含むことを特徴とする。
かかる態様によれば、改質処理工程において、基板の温度を上げることで改質処置を促進させることが可能である。
また、打滴工程において、又は打滴工程の後に基板の温度調整することで、機能性液体の形状（厚み、ドット径）を適宜調整することができる。
（発明４）：発明１に記載のパターン形成方法において、前記基体は、中間転写体であり、前記中間転写体に形成されたパターンを基板に転写する転写工程を含むことを特徴とする。
かかる態様によれば、中間転写方式において、基板上の好ましい微細パターンを形成しうる。
（発明５）：発明４に記載のパターン形成方法において、前記転写工程及び前記転写工程の後の少なくともいずれかに、前記基板の温度を調整する温度調整工程を含むことを特徴とする。
かかる態様によれば、基板に転写されたパターンの硬化が促進される。
打滴工程において、中間転写体の温度を調節する態様も好ましい。
（発明６）：発明４又は５に記載のパターン形成方法において、前記転写工程の後に、前記転写されたパターンに対して補助光を照射する補助光照射工程を含むことを特徴とする。かかる態様によれば、基板に転写されたパターンの硬化が促進される。（発明７）：発明２から６のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記基板歪みを検出する検出工程と、前記検出された基板の歪みに基づいて、前記光線の照射データ及び前記打滴のデータの補正データを生成する補正データ生成工程と、を含み、前記改質処理工程は、前記補正データに基づいて、当該処理対象領域に対して前記光線が照射され、前記打滴工程は、前記補正データに基づいて、前記改質処理が施された処理対象領域に対してインクジェット方式により液滴を打滴することを特徴とする。
かかる態様によれば、検出工程において検出された基板の歪み情報を共通の検出結果として、改質処理データの補正データ及びドットデータの補正データがオンデマンドで生成されるので、基板ごとの歪みに対応した好ましい改質処理及びパターン形成が実行される。
検出工程は、基板のパターン形成面に設けられた読取部を読み取る読取工程と、読取結果（読取信号）に基づいて歪み情報を取得する歪み情報取得工程と、を含む態様が好ましい。
（発明８）：発明１から７のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程における光線照射領域に対して、反応ガスを供給する反応ガス供給工程を含むことを特徴とする。
かかる態様によれば、反応ガス雰囲気下において、改質処理を実行することで、改質処理効率が向上する。また、反応ガスの種類を選択的に切り替えることで、改質処理の内容を選択的に切り替えることが可能である。
例えば、酸素系ガス、窒素系ガスを用いると親液処理となり、フッ素系ガスを用いると撥液処理となる。
（発明９）：発明１から８のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程は、前記パターンの内部を改質処理領域として光線を照射することを特徴とする。
かかる態様によれば、改質処理が施されたパターンの内部にドットが引き寄せられ、ドットがパターンの外側へはみ出して定着することが防止される。
かかる態様において、水系溶媒を用いた液体によりパターンを形成する場合は、改質処理工程において親液処理がなされ、有機溶媒を用いた液体によりパターンを形成する場合は、改質処理工程において撥液処理がなされる。
（発明１０）：発明１から９のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程は、前記パターンの幅方向における両側の外縁のそれぞれに対して前記パターンの全幅の１／２以下の照射幅を有する光線を照射することを特徴とする。
かかる態様によれば、パターンの外縁に対して改質処理を施すことで、改質処理された部分が障壁となってパターンの内部に引き寄せられるので、パターンを形成するドットがパターンの外側にはみ出して定着することが防止される。
かかる態様において、水系溶媒を用いた液体によりパターンを形成する場合は、改質処理工程において撥液処理がなされ、有機溶媒を用いた液体によりパターンを形成する場合は、改質処理工程において親液処理がなされる。
（発明１１）：発明１から１０のいずれか１項に記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程は、前記パターンの幅方向における両側の外縁の外側を含む処理対象領域に対して改質処理を施すことを特徴とする。
かかる態様における改質処理を撥液処理とする態様が好ましい。
（発明１２）：発明１から１１のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程は、ドットの直径の１／１０以下の幅を有する光線を照射することを特徴とする。
かかる態様において、１ビームの照射径をドット径の１／１０以下とする態様が好ましい。
（発明１３）：発明１から１２のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程は、ドット解像度を超える解像度で光線を照射することを特徴とする。
かかる態様における「ドット解像度」とは、単位面積（長さ）あたりのドット数で表される。また、「光線の解像度」は、単位面積当たりの照射（スポット）数でもよいし、光線を所定の方向に走査させる態様では、単位長さあたりの走査数でもよい。
（発明１４）：発明１から１３のいずれかに記載のパターン形成方法において、前記改質処理工程は、ドット解像度が改質処理の解像度の１／１０以下となる改質処理の解像度で光線を照射することを特徴とする。
かかる態様において、光線の照射ピッチは光線の光径（照射径）未満とすることが好ましい。
（発明１５）：発明１から１４のいずれか１項に記載のパターン形成方法において、前
記打滴工程の後に、前記打滴された機能性液体に対して補助光を照射する補助光照射工程
を含むことを特徴とする。
かかる態様によれば、打滴工程により打滴された機能性液体（ドット）の硬化を促進させるとともに、該ドットの形状を制御することができる。
かかる態様における打滴工程には、補助光の照射により硬化を促進させることができる機能性液体が適用される。
かかる態様における補助光として、紫外線が挙げられる。紫外線の照射光量を調整することで、機能性液体の硬化状態（ドットの硬化状態）を制御（調整）することができる。
（発明１６）：基体のパターン形成面に形成されるパターンに対応して、少なくとも前記パターンの幅方向における両側の外縁を含む処理対象領域に対して、当該パターンを構成するドットの直径未満の幅を有する光線を照射して、当該処理対象領域に改質処理を施す改質処理手段と、前記改質処理が施された処理対象領域を含む前記パターンが形成される領域に対してインクジェット方式により機能性液体を打滴するインクジェットヘッドと、を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
本発明において、前記基板の歪みを検出する検出手段と、前記検出された基板の歪みに基づいて、前記光線の照射データ及び前記打滴データの補正データを生成する補正データ生成手段と、前記補正データに基づいて、当該処理対象領域に対して前記光線が照射されるように改質処理手段を制御する改質処理制御手段と、前記補正データに基づいて、前記改質処理が施された処理対象領域に対して液滴を打滴するようにインクジェットヘッドを制御する打滴制御手段と、を備える態様が好ましい。
また。改質処理手段における光線照射領域に対して、反応ガスを供給する反応ガス供給手段を供える態様が好ましい。
また、改質処理制御手段は、パターンの内部を改質処理領域として光線を照射するように改質処理手段を制御する態様が好ましい。パターンを形成する液体が水系溶媒を用いるものであれば親液処理とされ、有機溶媒を用いるものであれば撥液処理とされる。
一方、改質処理制御手段は、パターンの外縁に対して前記光線を照射する改質処理手段を制御する態様も好ましい。パターンを形成する液体が水系溶媒を用いるものであれば撥液処理とされ、有機溶媒を用いるものであれば親液処理とされる。
本発明における基体には、基板及び中間転写体の少なくともいずれかが含まれる。基体として中間転写体を備える態様では、中間転写体に形成された機能性液体によるパターンを基板に転写する転写手段が具備される。
また、基体に打滴された機能性液体、又は基板に転写されたパターンに補助光を照射する補助光照射手段を備える態様が好ましい。
１０，１０２，３０２…基板、１０Ａ…パターン形成面、１２…パターン、１４…改質エネルギー付与部、１６…反応ガス供給部、１９…ヒータ、２２，１３４，１３４’，３３４…インクジェットヘッド、１１０…歪み検出部、１１２，１２４，１３２，３２４…搬送機構、１１４，３１４…センサ、１２２…チャンバー、１２６，３２６…露光ヘッド、１３５，１３５’，３３５…補助光照射部、２０８…インクジェットヘッド駆動部、２０９…露光ヘッド駆動部、２３４…雰囲気ガス調整ユニット、２３６…アライメント検出部、２３８…ヒータ制御部、３０１…転写ドラム、３０５…転写部

Claims (16)

  1. 基体のパターン形成面に形成されるパターンに対応して、少なくとも前記パターンの幅方向における両側の外縁を含む処理対象領域に対して、当該パターンを構成するドットの直径未満の幅を有する光線を照射して、当該処理対象領域に改質処理が施される改質処理工程と、
    前記改質処理が施された処理対象領域を含む前記パターンが形成される領域に対してインクジェット方式により機能性液体が打滴される打滴工程と、
    を含むことを特徴とするパターン形成方法。
  2. 前記基体は、基板であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
  3. 前記改質処理工程及び前記打滴工程、前記打滴工程の後の少なくとも何れかに、前記基板の温度を調整する温度調整工程を含むことを特徴とする請求項２に記載のパターン形成方法。
  4. 前記基体は、中間転写体であり、
    前記中間転写体に形成されたパターンを基板に転写する転写工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
  5. 前記転写工程及び前記転写工程の後の少なくともいずれかに、前記基板の温度を調整する温度調整工程を含むことを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
  6. 前記転写工程の後に、前記転写されたパターンに対して補助光を照射する補助光照射工程を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載のパターン形成方法。
  7. 前記基板の歪みを検出する検出工程と、
    前記検出された基板の歪みに基づいて、前記光線の照射データ及び前記打滴のデータの補正データを生成する補正データ生成工程と、
    を含み、
    前記改質処理工程は、前記補正データに基づいて、当該処理対象領域に対して前記光線が照射され、
    前記打滴工程は、前記補正データに基づいて、前記改質処理が施された処理対象領域に対してインクジェット方式により液滴を打滴することを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
  8. 前記改質処理工程における光線照射領域に対して、反応ガスを供給する反応ガス供給工程を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
  9. 前記改質処理工程は、前記パターンの内部を改質処理領域として光線を照射することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
  10. 前記改質処理工程は、前記パターンの幅方向における両側の外縁のそれぞれに対して前記パターンの全幅の１／２以下の照射幅を有する光線を照射することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
  11. 前記改質処理工程は、前記パターンの幅方向における両側の外縁の外側を含む処理対象領域に対して改質処理を施すことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
  12. 前記改質処理工程は、ドットの直径の１／１０以下の幅を有する光線を照射することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
  13. 前記改質処理工程は、ドット解像度を超える解像度で光線を照射することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
  14. 前記改質処理工程は、ドット解像度が改質処理の解像度の１／１０以下となる改質処理の解像度で光線を照射することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
  15. 前記打滴工程の後に、前記打滴された機能性液体に対して補助光を照射する補助光照射工程を含むことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載のパターン形成方法。
  16. 基体のパターン形成面に形成されるパターンに対応して、少なくとも前記パターンの幅方向における両側の外縁を含む処理対象領域に対して、当該パターンを構成するドットの直径未満の幅を有する光線を照射して、当該処理対象領域に改質処理を施す改質処理手段と、
    前記改質処理が施された処理対象領域を含む前記パターンが形成される領域に対してインクジェット方式により機能性液体を打滴するインクジェットヘッドと、
    を備えたことを特徴とするパターン形成装置。
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