KR20070000375A - 액체 방울 토출 장치 및 기능성 재료 정착 장치 - Google Patents

액체 방울 토출 장치 및 기능성 재료 정착 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20070000375A
KR20070000375A KR1020060111587A KR20060111587A KR20070000375A KR 20070000375 A KR20070000375 A KR 20070000375A KR 1020060111587 A KR1020060111587 A KR 1020060111587A KR 20060111587 A KR20060111587 A KR 20060111587A KR 20070000375 A KR20070000375 A KR 20070000375A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
liquid
liquid droplet
light source
laser
Prior art date
Application number
KR1020060111587A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060136345A (ko
Inventor
히로츠나 미우라
마사히로 후루사와
준 아마코
Original Assignee
세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세이코 엡슨 가부시키가이샤 filed Critical 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Publication of KR20070000375A publication Critical patent/KR20070000375A/ko
Publication of KR20060136345A publication Critical patent/KR20060136345A/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J13/00—Devices or arrangements of selective printing mechanisms, e.g. ink-jet printers or thermal printers, specially adapted for supporting or handling copy material in short lengths, e.g. sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1241—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by ink-jet printing or drawing by dispensing
    • H05K3/125—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by ink-jet printing or drawing by dispensing by ink-jet printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M3/00—Printing processes to produce particular kinds of printed work, e.g. patterns
    • B41M3/006—Patterns of chemical products used for a specific purpose, e.g. pesticides, perfumes, adhesive patterns; use of microencapsulated material; Printing on smoking articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M7/00—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock
    • B41M7/0027—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock using protective coatings or layers by lamination or by fusion of the coatings or layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M7/00—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock
    • B41M7/0081—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock using electromagnetic radiation or waves, e.g. ultraviolet radiation, electron beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/288—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/10—Using electric, magnetic and electromagnetic fields; Using laser light
    • H05K2203/107—Using laser light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1283—After-treatment of the printed patterns, e.g. sintering or curing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H10K71/13—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using printing techniques, e.g. ink-jet printing or screen printing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명은 기능성 재료를 피착면 상의 소정 위치에 정밀도 좋게 정착시키는 방법을 제안하는 것을 과제로 한다. 이러한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 기능성 재료 정착 방법은 용매 중에 분산된 기능성 재료를 포함하는 액체 방울을 피착면 상에 토출하는 액체 방울 토출 공정과, 피착면 상에 토출된 액체 방울에 레이저광을 조사함으로써 액체 방울을 국소적으로 가열하고, 액체 방울의 일부를 기화시키는 건조 공정을 포함한다. 이 방법에 의해, 액체 방울을 신속하게 건조시킬 수 있을 뿐만 아니라 기판 전체의 가열을 억제하고, 기판의 팽창 등에 의한 얼라인먼트의 어긋남이나 단선을 회피할 수 있다.

Description

액체 방울 토출 장치 및 기능성 재료 정착 장치{APPARATUS FOR EJECTING LIQUID DROPLET AND APPARATUS FOR SETTLING FUNCTIONAL MATERIAL}
본 발명은 기능성 재료의 정착 기술에 관한 것으로, 특히, 기능성 재료를 소망의 위치에 정밀도 좋게 정착시키기 위한 개량 기술에 관한 것이다.
배선 등의 패터닝법의 하나로서 액체 방울 토출법이 알려져 있다. 이 종류의 패터닝법에 있어서는 특개2002-261048호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 우선, 은 미립자 등의 도전성 미립자를 함유하는 액체 방울을 배선기판 등의 피착면 상에 토출하여, 배선형으로 도포한다. 이어서, 기판 상에 도포된 액체 방울을 자연 건조시킨 후, 기판마다 일괄 가열 소성하여 배선을 형성한다. 그런데, 용액에 포함되는 은 미립자의 중량 함유율은 60% 정도로 낮기 때문에, 용액이 건조하면, 그 두께는 건조전의 두께와 비교하면 대폭 감소된다. 이 때문에, 종래에는 도 25에 도시하는 바와 같이, 인접하는 액체 방울(90)끼리가 부분적으로 겹치도록 충돌함으써 충분한 두께를 갖는 배선을 형성하고 있었다.
그러나, 상기 도면에 도시하는 바와 같이 하여 액체 방울이 충돌된 경우, 기판에 도포된 복수의 액체 방울에는 표면 장력이 작용하여, 공(ball)형이 되려고 변형한다. 그렇게 하면, 도 26에 도시하는 바와 같이, 국소적인 액체 방울의 이동이 생겨, 액 고임(91)이 형성된다. 이러한 국소적인 응집이 생기면, 배선의 두께가 불균일하게 될 뿐만 아니라, 단선이 생길 가능성도 있다. 이러한 문제는 인접한 액체 방울끼리가 극히 약간 겹치도록 토출한 경우에도 생길 수 있다.
이러한 부적합함을 해소하기 위해서, 기판 상에 피착된 액체 방울에 질소 블로우(blow)나 적외 램프를 사용하여 건조시키는 것도 생각되지만, 건조 공정에 장시간을 요하기 때문에 스루풋이 저하된다. 게다가, 질소 블로우나 적외 램프에 의해서 기판 자체가 팽창하고, 얼라인먼트가 어긋나거나, 기판 상에 형성한 배선이 단선할 우려가 있다. 동시에 분위기 자체도 승온하기 때문에, 액체 방울의 비행 궤적이 의도하지 않은 방향으로 굴곡하여, 액체 방울 토출 제어가 곤란하게 될 우려도 있다.
그래서, 본 발명은 기능성 재료를 피착면 상의 소정 위치에 정밀도 좋게 정착시키기 위한 개량 기술을 제안하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 기능성 재료 정착 방법은 용매 중에 분산된 기능성 재료를 포함하는 액체 방울을 피착면 상에 토출하고, 피착면 상에 토출된 액체 방울에 레이저광을 조사하고, 액체 방울을 국소적으로 가열하여 그 일부를 기화시킨다. 이 방법에 의해, 액체 방울을 빠르게 건조시킬 수 있을 뿐만 아니라 기판 전체의 가열을 억제하여, 기판의 팽창 등에 의한 얼라인먼트의 어긋남이나 단선을 회피할 수 있다. 여기서, 「기능성 재료」란 소망의 용도 또는 기능을 실현하기 위한 재료를 총칭하는 것으로 한다.
본 발명의 기능성 재료 정착 방법은 용매 중에 분산된 기능성 재료를 포함하는 복수의 액체 방울이 피착면 상에 있어 서로 접촉하지 않도록 이산적으로 토출하고, 피착면 상에 토출된 액체 방울에 레이저광을 조사하여, 액체 방울을 국소적으로 가열하여 그 일부를 기화시킨다. 이 방법에 의해, 기판상에서의 액체 방울의 국소적인 이동을 억제함과 동시에, 높은 정밀도의 액체 방울 토출 제어를 안정하게 행할 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서는 일부가 기화한 제 1 액체 방울에 접촉하도록 새롭게 제 2 액체 방울을 상기 피착면 상에 토출하고, 제 2 액체 방울에 레이저광을 조사하고, 제 2 액체 방울을 국소적으로 가열하여 그 일부를 기화시키는 것이 바람직하다. 건조한 제 1 액체 방울에 접촉하도록 새롭게 제 2 액체 방울을 토출함으로써, 기판상에서의 액체 방울의 국소적인 이동을 억제하고, 단선 등을 회피할 수 있다.
본 발명의 기능성 재료 정착 방법은 제 1 잉크젯 헤드와 상기 제 1 잉크 헤드의 하류측에 위치하는 제 2 잉크젯 헤드를 사용하는 기능성 재료 정착 방법으로서, 제 1 잉크젯 헤드를 사용하여, 용매 중에 분산된 기능성 재료를 포함하는 복수의 제 1 액체 방울이 피착면 상에 있어서 서로 접촉하지 않도록 이산적으로 토출하고, 피착면 상에 토출된 제 1 액체 방울에 레이저광을 조사하고, 제 1 액체 방울 중 적어도 2개의 액체 방울을 국소적으로 가열하여 그 일부를 기화시키고, 제 2 잉크젯 헤드를 사용하여, 액체 방울의 일부가 건조한 2개의 제 1 액체 방울에 접촉하도록 제 2 액체 방울을 피착면 상에 토출하고, 제 2 액체 방울에 레이저광을 조사하고, 제 2 액체 방울을 국소적으로 가열하여 그 일부를 기화시킨다. 이 방법에 의해 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서는 피착면 상에 건조 정착한 상기 기능성 재료에 레이저광을 조사하고, 기능성 재료를 국소적으로 가열하여 소결시키는 것이 바람직하다. 레이저광의 강도를 조정함으로써, 기능성 재료를 소결시킬 수 있다.
본 발명의 기능성 재료 정착 방법은 피착면 상에 건조 정착된 기능성 재료에 레이저광을 조사하고, 기능성 재료를 국소적으로 가열하여 소결시킨다. 레이저광의 강도를 조정함으로써, 기능성 재료를 소결시킬 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 액체 방울에 포함되는 기능성 재료는 피막으로 피복된 상태로 용매 중에 분산하고 있는 것이 바람직하다. 기능성 재료를 피막으로 피복함으로써 기능성 재료를 용매 중에 안정하게 분산시킬 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 액체 방울에는 레이저광의 파장역(波長域)에 흡수대(吸收帶)를 갖는 광열(光熱) 변환 재료가 포함되어 있고, 주로, 광열 변환 재료의 광열 변환 작용에 의해서 액체 방울의 일부를 기화시키는 것이 바람직하다. 광열 변환 재료를 사용함으로써, 광이용 효율이 각별하게 향상되어, 1μm 전후 또는 그 이하의 레이저 파장이라도 효율 좋게 액체 방울을 가열할 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 레이저광의 파장역은 근적외역에 있고, 주로, 액체 방울의 고유 흡수에 의해서, 액체 방울의 일부를 기화시키는 것이 바람직하다. 레이저 국소 가열에 의한 액체 방울의 고유 흡수를 이용함으로써, 액체 방울을 빠르게 건조시킬 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 피착면에 대하여 액체 방울이 토출되는 측으로부터 액체 방울로 레이저광을 조사하는 것이 바람직하다. 이로써, 액체 방울을 피착시키기 위한 기판으로서 레이저 파장역에 대하여 투명한 기판 뿐만 아니라, 레이저 파장역에 대하여 불투명한 기판을 채용할 수 있기 때문에, 재료 선택의 여지가 넓어진다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 피착면은 레이저광의 파장 대역에 대하여 투명한 기판의 표면이고, 투명 기판의 이면측으로부터 액체 방울로 레이저광을 조사하는 것이 바람직하다. 액체 방울을 피착시키기 위한 기판으로서 투명 기판을 채용함으로써, 피착면의 이면측으로부터 레이저 조사를 하는 것이 가능해지고, 액체 방울에 포함되어 있는 용매가 휘발성의 높은 용제라도, 적절한 건조 정착이 가능해진다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 복수의 액체 방울을 거의 동시에 토출하고, 토출된 복수의 액체 방울에 대하여 복수의 레이저광을 거의 동시에 조사하는 것이 바람직하다. 복수의 액체 방울 토출과 건조를 거의 동시에 행할 수 있기 때문에, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 단일의 레이저광을 회절 광학 소자에 의해서 복수의 레이저광으로 분기시켜, 이 분기 빔을 복수의 액체 방울에 조사하는 것이 바람직하다. 회절 광학 소자를 사용함으로써, 단일의 레이저광을 복수의 회절 빔 어레이에 분기시킬 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 복수의 반도체 레이저를 어레이 형상으로 배열하여 이루어지는 반도체 레이저 어레이를 사용하여 복수의 레이저광을 복수의 액체 방울에 조사하는 것이 바람직하다. 반도체 레이저를 사용함으로써, 장치 사이즈를 소형으로 할 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 회절 광학 소자 또는 반도체 레이저 어레이를 피착면의 법선 방향의 주위로 회전시키고, 액체 방울의 배열 피치에 맞추어서 레이저광의 빔 피치를 조정하는 것이 바람직하다. 이 방법에 의해, 기능성 재료를 임의의 패턴으로 묘화할 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 복수의 액체 방울을 동시에 레이저 조사할 수 있도록 빔 정형된 레이저광을 복수의 액체 방울에 일괄 조사하는 것이 바람직하다. 이 방법에 의해, 레이저 조사의 위치 맞춤이 용이해지는 동시에, 복수의 액체 방울을 동시에 건조 정착할 수 있기 때문에, 스루풋이 향상된다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 레이저광의 강도 분포 형상은 링 형상, 타원 형상, 또는 봉 형상이 적합하다. 레이저광의 강도 분포를 링 형상으로 함으로써, 기능성 미립자의 외측 가장자리를 확실하게 건조시킬 수 있기 때문에, 기능성 미립자의 확산을 억제할 수 있다. 또한, 레이저광의 강도 분포를 타원 형상 또는 봉 형상으로 함으로써, 액체 방울의 가열 시간을 필요하고 또한 충분하게 길게 할 수 있기 때문에 안정된 건조 정착을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 레이저광은 조사 영역의 외측 가장자리가 내부보다도 강도가 강한 빔 프로파일을 갖고 있는 것이 바람직하다. 이러한 빔 프로파일을 갖는 레이저광을 액체 방울에 조사하면, 액체 방울의 외측 가장자리를 확실하게 건조할 수 있기 때문에, 건조 공정 시에 있어서의 액체 방울의 착탄 위치로부터의 편이(偏移)를 억제할 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 조사 영역의 전측 가장자리보다도 후측 자장자리측이 점차로 강도가 강해지도록 강도 경사가 있는 레이저광을 액체 방울 상에서 주사함으로써, 건조와 소결을 연속적으로 행하는 것이 바람직하다. 동일한 레이저광으로 건조 공정과 소결 공정을 연속적으로 행함으로써, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 기능성 재료 정착 장치는 용매 중에 분산된 기능성 재료를 포함하는 액체 방울을 피착면 상에 토출하는 액체 방울 토출 수단과, 피착면 상에 토출된 액체 방울에 레이저광을 조사함으로써 액체 방울을 국소적으로 가열하여, 액체 방울의 일부를 기화시키는 건조 정착 수단을 포함한다. 이 구성에 의해, 액체 방울을 신속하게 건조시킬 수 있을 뿐만 아니라 기판 전체의 가열을 억제하여, 기판의 팽창 등에 의한 얼라인먼트의 어긋남이나 단선을 회피할 수 있다.
본 발명의 기능성 재료 정착 장치는 용매 중에 분산된 기능성 재료를 포함하는 복수의 액체 방울이 피착면 상에 있어서 서로 접촉하지 않도록 이산적으로 토출하는 액체 방울 토출 수단과, 피착면 상에 토출된 액체 방울에 레이저광을 조사함으로써 액체 방울을 국소적으로 가열하여, 액체 방울의 일부를 기화시키는 건조 정착 수단을 포함한다. 이 구성에 의해, 기판상에서의 액체 방울의 국소적인 이동을 억제하는 동시에, 높은 정밀도의 액체 방울 토출 제어를 안정하게 행할 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 액체 방울 토출 수단은 건조 정착 수단에 의해서 일부가 기화한 제 1 액체 방울에 접촉하도록 새롭게 제 2 액체 방울을 상기 피착면 상에 토출하고, 건조 정착 수단은 제 2 액체 방울에 레이저광을 조사함으로써 제 2 액체 방울을 국소적으로 가열하여, 제 2 액체 방울의 일부를 기화시키는 것이 바람직하다. 건조한 제 1 액체 방울에 접촉하도록 새롭게 제 2 액체 방울을 토출함으로써, 기판 상에서의 액체 방울의 국소적인 이동을 억제하고, 단선 등을 회피할 수 있다.
본 발명의 기능성 재료 정착 장치는 용매 중에 분산된 기능성 재료를 포함하는 제 1 액체 방울을 피착면 상에 토출하는 제 1 액체 방울 토출 수단과, 피착면 상에 토출된 제 1 액체 방울에 레이저광을 조사함으로써 상기 액체 방울을 국소적으로 가열하여, 상기 제 1 액체 방울에 포함되는 용매의 일부를 기화시키는 제 1 건조 정착 수단과, 상기 제 1 액체 방울 토출 수단의 하류측에 위치하고, 용매 중에 분산된 기능성 재료를 포함하는 제 2 액체 방울을 피착면 상에 토출하는 제 2 액체 방울 토출 수단과, 피착면 상에 토출된 제 2 액체 방울에 레이저광을 조사함으로써 상기 액체 방울을 국소적으로 가열하고, 상기 제 2 액체 방울에 포함되는 용매의 일부를 기화시키는 제 2 건조 정착 수단을 포함한다. 이 구성에 의해 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 피착면 상에 건조 정착한 기능성 재료에 레이저광을 조사함으로써 기능성 재료를 국소적으로 가열하여, 기능성 재료를 소결시키는 소결 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 레이저광의 강도를 조정함으로써, 기능성 재료를 소결시킬 수 있다.
본 발명의 기능성 재료 정착 장치는 피착면 상에 건조 정착된 기능성 재료에 레이저광을 조사함으로써 상기 기능성 재료를 국소적으로 가열하여, 기능성 재료를 소결시키는 소결 수단을 포함하는 레이저광의 강도를 조정함으로써, 기능성 재료를 소결시킬 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 액체 방울에 포함되는 기능성 재료는 피막으로 피복된 상태로 용매 중에 분산되어 있는 것이 바람직하다. 기능성 재료를 피막으로 피복함으로써, 기능성 재료를 용매 중에 안정하게 분산시킬 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 액체 방울에는 레이저광의 파장성에 흡수대를 갖는 광열 변환 재료가 포함되어 있고, 건조 정착 수단은 주로 광열 변환 재료의 광열 변환 작용에 의해서, 액체 방울의 일부를 기화시키는 것이 바람직하다. 광열 변환 재료를 사용함으로써, 광이용 효율이 각별하게 향상되고, 1μm 전후 또는 그 이하의 레이저 파장이라도 효율 좋게 액체 방울을 가열할 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 레이저광의 파장역은 적외역에 있고, 건조 정착 수단은 주로, 액체 방울의 고유 흡수에 의해서, 액체 방울의 일부를 기화시키는 것이 바람직하다. 레이저 국소 가열에 의한 액체 방울의 고유 흡수를 이용함으로써, 액체 방울을 빠르게 건조시킬 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 건조 정착 수단은 피착면에 대하여 액체 방울이 토출되는 측으로부터 액체 방울로 레이저광을 조사하는 것이 바람직하다. 이로써, 액체 방울을 피착시키기 위한 기판으로서 레이저 파장역에 대하여 투명한 기판 뿐만 아니라, 레이저 파장역에 대하여 불투명한 기판도 채용할 수 있기 때문에, 재료 선택의 여지가 넓어진다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 피착면은 레이저광의 파장대역에 대하여 투명한 기판의 표면이고, 건조 정착 수단은 투명 기판의 이면측으로부터 액체 방울로 레이저광을 조사하는 것이 바람직하다. 액체 방울을 피착시키기 위한 기판으로서 투명 기판을 채용함으로써, 피착면의 이면측으로부터 레이저 조사를 하는 것이 가능해지고, 액체 방울에 포함되어 있는 용매가 휘발성이 높은 용제라도, 적절한 건조 정착이 가능해진다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 액체 방울 토출 수단은 복수의 액체 방울을 거의 동시에 토출하고, 건조 정착 수단은 피착면에 토출된 복수의 액체 방울에 대하여 복수의 레이저광을 거의 동시에 조사하는 것이 바람직하다. 복수의 액체 방울 토출과 건조를 거의 동시에 행할 수 있기 때문에, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 건조 정착 수단은 회절 광학 소자를 포함하여, 단일의 레이저광을 회절 광학 소자에 의해서 복수의 레이저광으로 분기시키고, 이 분기 빔을 상기 복수의 액체 방울에 조사하는 것이 바람직하다. 회절 광학 소자를 사용함으로써, 단일의 레이저광을 복수의 회절 빔 어레이로 분기시킬 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 건조 정착 수단은 복수의 반도체 레이저를 어레이 형상으로 배열하여 이루어지는 반도체 레이저 어레이를 포함하고, 반도체 레이저 어레이를 사용하여 복수의 레이저광을 복수의 액체 방울에 조사하는 것이 바람직하다. 반도체 레이저를 사용함으로써, 장치 사이즈를 소형으로 할 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 건조 정착 수단은 회절 광학 소자 또는 반도체 레이저 어레이를 피착면의 법선 방향의 주위로 회전시킴으로써, 액체 방울의 배열 피치에 맞추어서 레이저광의 빔 피치를 조정한다. 이 구성에 의해 기능성 재료를 임의의 패턴으로 묘화할 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 건조 정착 수단은 복수의 액체 방울을 동시에 레이저 조사할 수 있도록 빔 정형된 레이저광을 복수의 액체 방울에 일괄 조사하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 레이저 조사의 위치 맞춤이 용이해지는 동시에, 복수의 액체 방울을 동시에 건조 정착할 수 있기 때문에, 스루풋이 향상된다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 레이저광의 강도 분포 형상은 링 형상, 타원 형상, 또는 봉 형상인 것이 바람직하다. 레이저광의 강도 분포를 링 형상으로 함으로써, 기능성 미립자의 외측 가장자리를 확실하게 건조시킬 수 있기 때문에, 기능성 미립자의 확산을 억제할 수 있다. 또한, 레이저광의 강도 분포를 타원 형상 또는 봉 형상으로 함으로써, 액체 방울의 가열 시간을 필요하고 또한 충분하게 좋게 할 수 있기 때문에 안정한 건조 정착을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 레이저광은 조사 영역의 외측 가장자리가 내부보다도 강도가 강한 빔 프로파일을 갖고 있는 것이 바람직하다. 이러한 빔 프로파일을 갖는 레이저광을 액체 방울에 조사하면, 액체 방울의 외측 가장자리를 확실하게 건조할 수 있기 때문에, 건조 공정 시에 있어서의 액체 방울의 착탄 위치로부터의 편이를 억제할 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 건조 정착 수단은 조사 영역의 전측 가장자리보다도 후측 가장자리의 쪽이 점차로 강도가 강해지도록 강도 경사가 있는 레이저광을 액체 방울 상에서 주사하고, 조사 영역의 전측 가장자리 부근의 레이저 조사에 의해서 액체 방울에 포함되는 용매의 일부를 기화하여, 소결 수단은 조사 영역의 후측 가장자리 부근의 레이저 조사에 의해서 기능성 재료를 소결하는 것이 바람직하다. 동일한 레이저광으로 건조 공정과 소결 공정을 연속적으로 행함으로써, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 적합한 예에 있어서, 기능성 재료는 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 전기배선, 컬러 필터, 포토레지스트, 마이크로 렌즈 어레이, 일렉트로·루미네선스 재료, 또는 생체 물질 중 어떠한 것이 바람직하다.
본 발명의 디바이스 제조 방법은 본 발명의 기능성 재료 정착 방법을 사용하여 디바이스를 제조하는 방법이다. 여기서, 「디바이스」란 소정의 용도 또는 기능을 실현하는 기능 소자 또는 장치 등을 널리 포함하고, 이들의 구성 요소인 전기배선 등도 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 전기 광학 장치는 본 발명의 디바이스 제조 방법에 의해 제조된 디바이스를 포함한다. 여기서, 「전기 광학 장치」란 전기적 작용에 의해서 발광하거나 혹은 외부에서의 빛의 상태를 변화시키는 전기 광학 소자를 구비한 표시 장치 일반을 말하며, 스스로 빛을 발하는 것과 외부로부터의 빛의 통과를 제어하는 것 쌍방을 포함한다. 예를 들면, 전기 광학 소자로서, 액정 소자, 전기 영동 입자가 분산된 분산 매체를 갖는 전기 영동 소자, EL 소자, 전계의 인가에 의해 발생한 전자를 발광판에 붙여 발광시키는 전자 방출 소자를 구비한 액티브 매트릭스형의 표시 장치 등을 말한다.
본 발명의 전자 기기는 본 발명의 전기 광학 장치를 포함한다. 여기서, 「전자 기기」란 회로기판이나 그 밖의 요소를 구비하고, 일정한 기능을 나타내는 기기 일반을 말하며, 그 구성에 특히 한정은 없다. 이러한 전자 기기로서는 예를 들면, IC 카드, 휴대전화, 비디오카메라, 퍼스널 컴퓨터, 헤드 마운트 디스플레이, 리어형 또는 프론트형의 프로젝터, 텔레비전/(TV), 롤업식 TV, 또한 표시 기능 첨부 팩시밀리 장치, 디지털 카메라의 파인더, 휴대형 TV, DSP 장치, PDA, 전자수첩, 전광 게시반, 의전 공고용 디스플레이 등이 포함된다.
[실시예 1]
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기능성 재료 정착 장치(100)의 구성도이다.
상기 도면에 있어서, 제어부(102)는 토출 헤드(120), 기판 카트리지(130), 레이저(140) 및 액추에이터(170)의 각각에 구동 신호를 출력하고, 시스템 전체를 제어한다. 이 제어부(102)는 CPU, 타이머 클록, 배선 패턴을 기억한 메모리 등을 포함하여 구성된다. 용액 탱크(110)는 C14H30(n-테트라데칸) 등의 유기 용액(용매)에, 배선의 재료가 되는 은 미립자가 혼합된 점도 20mPa·s 정도의 용액을 저장한다. 토출 헤드(120)는 제어부(102)의 제어 하에, 용액 탱크(110)로부터 용액의 공급을 받아, 용액을 액체 방울화하여 토출한다.
기판 카트리지(130)는 제어부(102)의 제어 하에, 토출 헤드(120)에 대하여 기판(132)을 수평 방향으로 반송한다. 이 때, 기판 카트리지(130)는 제어부(102)에 포함되는 메모리에 기억되는 배선 패턴에 따라서 기판(132)을 주사한다. 이로써, 기판(132)에는 토출 헤드(120)로부터 토출된 액체 방울에 의해 배선 패턴이 그려진다. 이 실시예에 있어서는 제어부(102)의 메모리에는 도면 중 A 방향과 평행하게 연장되는 직선형의 배선 패턴이 기억되어 있는 것으로 하고, 기판(132)의 주사 방향은 A 방향인 것으로 한다.
용액 탱크(110)의 측방에는 레이저 광원(140)이 설치되어 있다. 레이저 광원(140)은 제어부(102)로부터 출력되는 구동 신호에 따라서 2종류의 강도(고레벨 또는 저레벨)의 레이저광을 출사하여, 기판(132)의 상면을 포함하는 수평면 내에 레이저광을 집광시킨다. 보다 상세하게는 레이저광은 그 집광 위치(P1)와, 토출 헤드(120)로부터 토출된 액체 방울의 착탄 위치(P2)를 연결하는 직선이 기판(132)의 주사 방향(이 예에서는 A 방향)과 평행하게 되도록 집광된다. 따라서, 기판(132)에 도포된 액체 방울은 기판(132)의 A 방향의 주사에 의해 레이저광의 집광 위치(P1)를 통과하는 레이저(140)로부터 출사되는 레이저광 중 저레벨 강도의 레이저 광은 기판(132)에 도포된 액체 방울의 건조를 촉진시키고, 상기 액체 방울을 기판(132)상의 도포위치에 정착시키는 역할을 맡는다. 한편, 고레벨 강도의 레이저광은 상기 액체 방울에 포함되는 은 미립자군을 소성하는 역할을 맡는다.
도 21은 레이저 광원(140)으로부터 사출되는 레이저광의 파장과 액체 방울 및 기판(132)의 흡수율의 관계를 도시하고 있다. 레이저 파장이 500nm 미만, 또는 1600nm 이상으로 되면, 기판(132)의 흡수율이 증가되기 때문에 바람직하지 못하다. 게다가, 레이저 파장이 500nm 미만에서는 액체 방울의 흡수율도 과도하게 증가하기 때문에 바람직하지 못하다. 가능한 한 액체 방울만을 적절하게 가열할 수 있는 파장역으로서, 500nm 내지 1500nm의 범위가 바람직하고, 특히, 800 내지 1100nm이 보다 바람직하다.
기능성 재료 정착 장치(100)에 있어서의 배선의 패터닝 동작에 관해서 설명한다. 이 동작 설명에서는 기판(132)의 5회의 주사에 의해, A 방향과 평행하게 연장되는 배선을 패터닝하는 예에 관해서 설명한다. 우선, 제 1 회째의 주사 시에 있어서, 제어부(102)는 토출 헤드(120)에 의해 액체 방울의 토출을 개시하고, 이 이후 일정한 시간 간격으로 액체 방울을 토출한다. 이어서, 제어부(102)는 기판 카트리지(130)에 의해 기판(132)을 A 방향으로 주사하고, 토출 헤드(120)로부터 토출된 액체 방울을 배선 패턴을 그리도록 기판(132)상에 착탄시킨다. 이 때, 기판 카트리지(130)는 시간적으로 연속하여 토출된 액체 방울의 각각이 서로 이격한 위치에 착탄하는 속도로 기판(132)을 주사한다. 이 결과, 기판(132)에 있어서는, 각 액체 방울이 이격한 상태로 도포된다.
이와 같이 액체 방울을 이격시켜 도포하는 것은 다음의 이유에 의한다. 일반적으로, 복수의 액체 방울이 서로 연속하도록 액체 방울을 도포하면, 그 액체 방울의 연속체는 표면 장력의 작용에 의해 공(ball)에 근접하도록 변형되어, 국소적인 이동이 생긴다. 그래서, 본 실시예에 있어서는 액체 방울을 서로 이격하도록 도포하여, 각 액체 방울을 도포 위치에 멈추도록 하고 있다. 이와 같이 서로 이격하도록 도포된 액체 방울의 각각은 기판 카트리지(130)에 의한 기판(132)의 반송에 따라서, 레이저(140)로부터 출사되는 레이저광의 집광 위치(P1)로 순차 반송된다. 제어부(102)는 액체 방울이 집광 위치(P1)에 도달하면, 저레벨 강도의 레이저광을 레이저(140)로부터 출사시키고, 기판(132) 상면에 레이저광을 집광시킨다. 이 저레벨 강도의 레이저광의 출사 타이밍은 토출 헤드(120)와 기판(132)의 거리나, 액체 방울의 토출 속도, 토출 헤드(120)에 출력되는 구동 신호, 착탄 위치(P2)와 집광 위치(P1)의 거리 등에 따라서 결정된다.
기판(132)상의 액체 방울은 집광 위치(P1)를 통과하는 동안에 레이저광에 의해 가열되고, 액체 방울에 포함되는 유기 용액이 기화된다. 기판 카트리지(130)는 액체 방울이 집광 위치(P1)를 통과하는 동안에 유기 용액이 약간 남을 정도로까지 액체 방울이 건조하는 속도로 기판(132)을 주사한다. 이 주사 속도는 액체 방울에 포함되는 유기 용액의 양이나, 레이저광의 강도 등에 따라서 설정할 수 있다. 이러한 레이저광의 조사에 의해, 액체 방울에 포함되는 은 미립자가 이산적으로 기판(132)에 정착한다. 또, 1회의 주사에 의해 액체 방울이 필요 충분하게 건조하지 않으면, 액체 방울로의 레이저광의 조사의 처리에 대해서만 재주사하여도 좋다.
이와 같이, 액체 방울에 포함되는 용매 등의 성분이 약간 남을 정도로 액체 방울의 일부를 기화시켜, 기능성 재료가 그 착탄 위치로부터 편이하지 않도록 액체 방울을 증점시키는 것을 본 명세서에서는 「건조」라고 부른다. 건조 공정에서 허용될 수 있는 편이의 정도는 패터닝되는 기능성 재료의 용도에 따라서 다르다. 예를 들면, 전기배선과 같이 기능성 미립자를 밀착시켜 라인형으로 패터닝하는 경우는 전기배선이 단선하지 않도록, 기능성 미립자의 착탄 위치로부터의 편이량이 액체 방울 직경의 반 이하, 바람직하게는 액체 방울 직경의 5분의 1 이하가 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 전기배선을 형성하는 경우에는 건조 공정에서 기능성 미립자가 완전하게 소결하지 않을 정도로 레이저광의 강도를 조정하는 것이 좋다. 건조 공정에서 개개의 기능성 미립자를 소결시켜 버리면, 기능성 미립자간의 접촉 저항이 커지기 때문이다.
도 2는 제 2 회째의 주사의 모양을 도시하는 도면이다. 상기 도면에 도시하는 바와 같이, 기판 카트리지(130)는 토출 헤드(120)로부터 토출된 액체 방울이 제 1 회째의 주사에 의해 도포된 액체 방울의 틈을 메우는 위치에 착탄하도록 기판(132)을 반송한다. 여기서, 이와 같이 액체 방울을 착탄시키면, 새롭게 도포된 액체 방울과, 제 1 회째의 주사에 의해 도포된 액체 방울이 부분적으로 접촉하게 되지만, 제 1 회째의 주사에 의해 도포된 액체 방울은, 레이저광에 의해 건조되고 있다. 이 때문에, 새롭게 도포된 액체 방울이 제 1 회째의 주사에 의해 도포된 액체 방울과 융합하여 국소적인 이동을 발생할 우려는 없다. 그 후, 새롭게 도포된 액체 방울의 각각은 계속해서 레이저광의 집광 위치(P1)까지 순차 반송되고, 레이저광에 의해 가열되어 건조한다. 이후, 기능성 재료 정착 장치(100)에 있어서는, 제 3 회, 제 4 회의 주사를 동일하게 행하여, 액체 방울을 건조시키면서, 용액에 포함되는 은 미립자를 배선 패턴에 따라서 적층한다.
도 3은 제 5 회째의 주사의 모양을 도시하는 도면이다. 이 제 5 회째의 주사에 있어서는 상술한 제 1 회째부터 제 4 회째까지의 처리와는 달리, 액체 방울의 건조 처리 대신에, 은 미립자군의 소성에 관련되는 처리가 행해진다. 제어부(102)는 레이저 광원(140)의 레이저 강도를 저레벨로부터 고레벨로 바꾼다. 이어서, 제어부(102)는 토출 헤드(120)에 의한 액체 방울의 토출을 개시하고, 그 이후, 일정한 시간 간격으로 액체 방울을 토출한다. 또한, 기판 카트리지(130)는 제 4 회째의 주사에 있어서 건조된 액체 방울의 틈에, 토출 헤드(120)로부터 토출된 액체 방울이 착탄하도록 기판(132)을 반송한다. 이로써, 토출 액체 방울이 서로 이격하도록 기판(132)상에 도포된다.
이렇게 하여 도포된 액체 방울은 전회까지의 주사에 의해 건조된 액체 방울(은 미립자군(134))과 함께, 레이저광의 집광 위치(P1)로 반송된다. 레이저 광원(140)은 새롭게 도포된 액체 방울과, 은 미립자군(134)을 향하여, 고레벨 강도의 레이저광을 조사하고, 약 300℃까지 은 미립자군(134)을 가열하여 은 미립자군(134)을 소성한다. 이로써, 은 미립자군(134)에 포함되는 각 은 미립자가 충분히 결합하고, 은 미립자군(134)의 도전율이 배선으로서 필요 충분한 것으로 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 기능성 재료 정착 장치(100)에 의하면, 액체 방울에 레이저광을 조사함으로써, 도포 직후에 액체 방울을 건조시킨다. 이로써, 액체 방울에 포함되는 은 미립자를 도포 위치로부터 위치 어긋남을 발생시키지 않고서 기판(132)상에 건조 정착시킬 수 있다. 또한, 본 실시예의 기능성 재료 정착 방법에 의하면, 도포된 액체 방울은 레이저광에 의해 강제적으로 건조된다. 따라서, 액체 방울의 도포의 공정과, 도포된 액체 방울의 자연 건조의 공정의 세트를 반복하여 행하는 종래의 패터닝 기술과 비교하여 처리 시간을 대폭 단축시킬 수 있다.
또한, 이 동작 설명에 있어서는 정착하고 있지 않는 액체 방울이 서로 이격하도록 액체 방울을 도포하는 예를 나타내었지만, 각각의 액체 방울이 부분적으로 연속하도록 도포한 경우라도, 도포 직후에 레이저광을 조사함으로써, 은 미립자를 위치 어긋나지 않게 정착시키는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에 따르면, 레이저광을 사용하여 배선을 소성하기 위해서 이하와 같은 이점을 갖고 있다. 상술한 바와 같이, 종래에는 은 미립자군(134; 배선)을 기판(132)마다 가열하여 소성하고 있었다. 그러나, 이러한 종래 방법에 따르면, 유리 등의 기판(132)의 열 팽창 계수와, 은 미립자 등의 배선의 열팽창 계수가 다르기 때문에, 소성 시에 배선에 균열이 발생하여, 단선이 생길 가능성이 있었다.
또한, 종래법에서는 기판(132)의 전체의 팽창에 의해서 얼라인먼트가 어긋나버려 정밀도 좋게 토출할 수 없다는 문제도 있었다.
이것에 대하여, 본 실시예에 따르면, 레이저광을 조사하여 기판(132)중 은 미립자군(134)의 부분만을 국소적으로 가열하고 있기 때문에, 기판(132)에 있어서 열팽창이 거의 생기는 일이 없고, 얼라인먼트가 어긋날 가능성이나 단선이 발생할 가능성이 낮아진다. 더구나, 본 실시예에 따르면, 기판(132) 전체가 아니라, 은 미립자군(134)만을 국소적으로 가열하기 때문에, 기판(132)마다 가열하는 방식과 비교하여, 에너지 소비량을 대폭 저감하는 것이 가능하다.
[실시예 2]
제 1 실시예에 있어서는 액체 방울을 도포한 후에 상기 액체 방울에 저레벨 강도의 레이저광을 조사하고, 상기 액체 방울을 정착시키는 기능성 재료 정착 장치(100)에 대하여 설명한다. 이것에 대하여, 제 2 실시예에 있어서는 액체 방울의 도포와 거의 동시에, 상기 액체 방울에 레이저광을 조사하여 액체 방울을 정착시키는 기능성 재료 정착 장치에 관해서 설명한다. 본 실시예의 기능성 재료 정착 장치의 구성 중 상술한 제 1 실시예와 같은 구성에 대해서는 동일 부호를 사용하여 설명한다.
도 4는 제 2 실시예에 관련되는 기능성 재료 정착 장치(200)의 구성도이다. 상기 도면에 도시하는 바와 같이, 상기 장치(200)는 제 1 실시예의 기능성 재료 정착 장치(100)와 비교하면, 레이저광의 광로에 반사체(180)가 새롭게 추가되어 있다. 이 반사체(180)는 레이저 광원(140)으로부터 출사된 레이저광을 기판(132) 상면중 토출 헤드(120)로부터 토출된 액체 방울의 착탄 위치(P2)에 집광하도록 반사한다. 가령, 토출 헤드(120)로부터 액체 방울이 토출되고 나서 착탄하기까지의 기간에 있어서, 기판(132)이 거의 주사되지 않는다고 간주할 수 있으면, 반사체(180)는 기판(132) 상면중 토출 헤드(120)에 설치된 노즐(126)의 연직 하방의 지점에 레이저광을 집광시킨다.
이러한 구성에 의해, 패터닝 시에 있어서는, 레이저광은 반사체(180)에 의해 액체 방울의 착탄 위치(P2)에 집광된다. 이로써, 토출 헤드(120)로부터 토출된 액체 방울은 착탄과 거의 동시에 레이저광에 의해 가열되고, 착탄과 거의 동시에 건조된다. 이 결과, 상술한 제 1 실시예와 마찬가지로, 액체 방울에 포함되는 은 미립자를 도포 위치(착탄 위치 P2)에 정착시킬 수 있다.
또한, 기능성 재료 정착 장치(200)에 의하면, 액체 방울이 착탄과 거의 동시에 건조되기 때문에, 이하와 같은 이점을 갖고 있다. 현재 사용되고 있는 토출 헤드의 대부분은 도 5에 예시하는 바와 같이, 복수의 노즐(126)이 일정한 피치로 세워 설치된 구성을 이루고 있다. 이러한 토출 헤드(120)에 의하면, 1회의 주사에 의해, 평행하게 연장되는 복수의 배선에 따른 패터닝 처리를 실행할 수 있다. 여기서, 제 1 실시예에 있어서의 기능성 재료 정착 장치(100)이면, 액체 방울을 도포하는 절대 위치와, 상기 액체 방울을 건조시키는 절대 위치가 다르기 때문에, 주사 시에 있어서의 노즐(126)의 배열 방향(도면 중 C 방향)과, 기판의 주사방향 A가 이루는 각도는 고정된다. 이 때문에, 배선 피치를 변경하는 경우에 있어서는 노즐(126) 자체의 피치를 변경하지 않으면 안 된다. 즉, 배선 피치의 수만큼, 토출 헤드(120)가 필요하게 된다.
이것에 대하여, 제 2 실시예의 기능성 재료 정착 장치(200)에 의하면, 레이저광은 착탄 위치(P2)에 집광되기 때문에, 액체 방울을 도포하는 절대 위치와, 상기 액체 방울을 건조시키는 절대 위치가 거의 동일하게 된다. 따라서, 도 6에 도시하는 바와 같이, 노즐(126)의 배열 방향 C에 대하여, 기판(132)의 주사 방향 A를 기울여 패터닝하는 것도 가능하다. 이 결과, 기능성 재료 정착 장치(200)에 있어서는 하나의 토출 헤드(120)를 사용하여, 복수의 피치의 배선 패터닝을 할 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 반사체(180)를 사용하여 반사광(레이저광)을 착탄 위치(P2)에 집광시키는 예를 나타내었지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 레이저 광원(140)으로부터 출사된 직접광(레이저광)이 착탄 위치(P2)에 집광되는 위치에 레이저(140)를 설치하는 구성으로 하여도 좋다.
[실시예 3]
상술한 제 1 실시예에 있어서는 1세트의 토출 헤드(120) 및 레이저(140)에 대하여 기판(132)을 주사시키고, 기능성 재료를 정착시키는 기능성 재료 정착 장치(100)에 관해서 설명하였다. 이것에 대하여, 제 3 실시예에 있어서는 2세트의 토출 헤드 및 레이저에 대하여 기판(132)을 주사시키는 기능성 재료 정착 장치에 관해서 설명한다.
도 7은 제 3 실시예에 관련되는 기능성 재료 정착 장치(300)의 구성도이다. 상기 도면에 도시하는 바와 같이, 상기 장치(300)는 기판(132)의 반송 방향 A의 상류측에 위치하는 용액 탱크(110a)와, 하류측에 위치하는 용액 탱크(110b)를 구비하고 있다. 이 중, 용액 탱크(110a)에는 토출 헤드(120a)와 레이저 광원(140a)이 설치되어 있다. 한편, 용액 탱크(110b)에는 토출 헤드(120b)와 레이저 광원(140b)이 설치되어 있다. 또한, 레이저 광원(140a)으로부터 출사된 레이저광의 집광 위치(Pa1)와, 토출 헤드(120a)로부터 토출된 액체 방울의 착탄 위치 (Pa2)와, 레이저 광원(140a)으로부터 출사된 레이저광의 집광 위치(Pb1)와, 토출 헤드(120b)로부터 토출된 액체 방울의 착탄 위치(Pb2)의 각각이 일직선 상에 나란히 배열되고, 또한, 그 직선이 주사 방향 A와 동일 방향으로 거의 평행해지도록 설치되어 있다.
이러한 구성의 하에, 기능성 재료 정착 장치(300)에 있어서는 이하와 같이 하여 배선 패터닝을 한다. 제어부(302)는 상류측에 설치된 토출 헤드(120a)에 의해 액체 방울을 토출시키고, 그 액체 방울이 기판(132)상에서 서로 이격하여 도포되도록 기판(132)을 주사한다. 계속해서, 제어부(302)는 토출 헤드(120a)에 의해 도포된 액체 방울을 향하여, 레이저 광원(140a)으로부터 레이저광을 출사하고, 액체 방울을 건조시킨다. 제어부(302)는 하류측에 설치된 토출 헤드(120b)에 의해 액체 방울을 토출시키고, 그 액체 방울이 상류측의 토출 헤드(120a)에 의해 도포된 액체 방울의 사이에 도포되도록 기판(132)을 주사한다. 계속해서, 제어부(302)는 토출 헤드(120b)에 의해 도포된 액체 방울에 향하여, 레이저 광원(140b)에서 레이저광을 출사하여, 액체 방울을 건조시킨다.
이와 같이, 2세트의 토출 헤드(120a) 및 레이저 광원(140a)과, 토출 헤드(120b) 및 레이저 광원(140b)의 각각에 의해서, 액체 방울의 도포와 건조의 처리를 병행하여 행함으로써, 주사회수를 감소시키는 것이 가능해지고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는 기능성 재료 정착 장치(300)는 2세트의 토출 헤드(120a) 및 레이저 광원(140a)과 토출 헤드(120b) 및 레이저 광원(140b)을 구비하고 있는 경우를 예시하였지만, 토출 헤드와 레이저 광원을 3세트 이상 설치함으로써, 더욱 효율적으로 패터닝을 할 수 있다. 또한, 본 발명은 상술한 각 실시예의 구체적인 구성에 한정되지 않고, 각 실시예에 잡다한 응용이나 변형 등을 가하는 것이 가능하다.
예를 들면, 각 실시예에 있어서는 위치가 고정된 토출 헤드(120, 120a, 120b)에 대하여, 기판(132)을 주사하고, 패터닝하는 예를 나타내었지만 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 위치가 고정된 기판(132)에 대하여, 토출 헤드(120, 120a, 120b)를 주사하여, 패터닝하여도 좋고, 또한, 기판(132) 및 토출 헤드(120, 120a, 120b)의 각각을 주사하여, 패터닝하여도 좋다. 중요한 것은 기판(132)에 도포된 액체 방울을 향하여 레이저광을 조사하고, 액체 방울에 포함되는 기능성 재료를 기판(132)에 정착시키는 구성이라면, 주사 형태는 어떠한 것이라도 좋다.
[실시예 4]
도 9는 기능성 재료 정착 장치(400)의 평면도를 도시하고 있는 상기 장치(400)는 주로, 기능성 미립자를 포함하는 액체 방울을 피착시키기 위한 기판(20)과, 기판(20)을 수평면 내에서 서로 직교하는 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키기 위한 기판 스테이지(21)와, 기판(20)에 액체 방울을 토출하기 위한 노즐 헤드(액체 방울 토출 수단; 30)와, 기판(20)상에 토출된 액체 방울에 레이저광을 조사하여 국소적인 가열로 액체 방울을 건조 정착시키기 위한 빔 헤드(건조 정착 수단; 40)와, 기판(20)상에 건조 정착한 기능성 미립자를 가열 소결하기 위한 소결 장치(소결 수단; 60)와, 각종 구동계 등(기판 스테이지(21)의 반송 구동계, 노즐 어레이(30)의 액체 방울 토출 구동계, 빔 헤드(40)의 레이저 구동계, 및 소결 장치(60)의 가열 제어계)를 제어하기 위한 제어부(50)를 구비하여 구성되어 있다. 노즐 헤드(30)에는 복수의 노즐(31)이 어레이 형상으로 배열되어 있고, 노즐 어레이(32)를 구성하고 있다. 노즐 헤드(30)로서는 잉크젯 헤드 등이 적합하다.
본 실시예에서는 도전성 미립자(예를 들면, 은 미립자)를 기능성 미립자로서 사용하고, 액체 방울을 라인형으로 토출·도포하고, 이것을 건조 및 소결시킴으로써 전기배선을 형성한다. 노즐 헤드(30)는 수평면 내에서 회전 자유롭게 구성되어 있고, 기판(20)의 반송 방향과 노즐 어레이(32)의 배열 방향이 이루는 각도를 임의의 각도로 조정·보유함으로써, 라인형으로 도포된 액체 방울의 라인 피치(도 13 내지 도 16의 배선 피치 P)를 자유롭게 가변할 수 있도록 구성되어 있다. 기판 스테이지(21)는 기판(20)상에 소정의 배선 패턴이 그려지도록 기판(20)을 X 방향 및 Y 방향으로 반송한다. 빔 헤드(40)는 기판(20)상에 빔 어레이를 발생시키기 위한 수단이고, 예를 들면, 단일의 레이저광으로부터 복수의 분기 빔을 발생시키기 회절 광학 소자 등의 빔 분기 소자나, 반도체 레이저를 어레이 형상으로 배열하여 이루어지는 반도체 레이저 어레이 등이 적합하다. 빔 어레이(40)에 대해서도 마찬가지로 수평면 내에서 회전 자유롭게 구성되어 있고, 액체 방울의 라인 피치에 맞추어서 빔 피치를 적절하게 조정할 수 있도록 구성되어 있다.
도 10은 기능성 재료 정착 장치(400)의 측면도를 도시하고 있다. 여기서는 상술한 빔 헤드(40)로서, 회절 빔 어레이를 발생시키기 위한 회절 광학 소자(42)를 채용하고 있다. 도시하지 않는 레이저 광원으로부터 조사된 레이저광은 반사경(41)에 의해 회절 광학 소자(42)로 유도되고, 매수의 분기 빔이 되어 기판(20)상에 빔 스폿(44)의 어레이를 형성한다(도 10에서, 지면과 직교하는 방향으로 어레이가 존재한다). 기판(20)의 반송 방향의 상류측에는 노즐 헤드(30)가 위치하고, 하류측에는 회절 광학 소자편(42)이 위치하고 있어, 피착면(20a)에 부착된 액체 방울(10)은 기판(20)과 동시에 하류측을 향하여 반송되고, 분기 빔의 집광 위치를 통과한다. 레이저광의 국소 조사를 받은 액체 방울(10)은 피착면(20a)상에 건조 정착한다. 노즐 헤드(30)와 빔 헤드(40)는 모두 기판(20)의 표면측에 설치되어 있고, 피착면(20a)으로의 액체 방울 토출 방향과 레이저 조사 방향은 같다. 레이저광의 광로에는 제어부(50)에 의해서 개폐 자유롭게 구성된 셔터(43)가 설치되어 있고, 빔 스폿(44)의 집광 위치에 액체 방울(10)이 도착한 시점에서 레이저 조사되고, 소정 시간 경과 후에 레이저 조사가 종료하도록, 셔터(43)의 개폐 타이밍이 제어된다. 셔터(43)의 개폐 타이밍은 액체 방울(10)의 토출 속도, 비행 거리, 토출 타이밍, 액체 방울(10)의 착탄 위치로부터 빔 스폿(44)의 집광 위치까지의 거리에 의해서 정해진다.
도 13은 배선 피치와 회절 빔 어레이의 관계를 도시하고 있고, 기판(20)의 반송 방향과 동일 방향을 X 방향으로 하고, X 방향과 직교하는 방향을 Y 방향으로 하고 있다. 또한, 44는 상술한 빔 스폿이고, 44a는 빔 프로파일(가우스 분포)이고, 45는 회절 빔 어레이이고, P는 배선 피치이고, θ는 회절 빔 어레이(45)의 배열 방향과 Y 방향이 이루는 회전 각도를 나타내고 있다. 레이저광의 파장을 λ, 집광 거리를 f, 회절 광학 소자(42)의 주기를 d라고 하면, 빔 피치 Δ( θ는 후술하는 식 1에 의해서 주어진다. 여기서, M=1(홀수 분기), M=2(짝수 분기)이다. Δ( θ)= P가 되도록 θ를 조정함으로써, 배선 피치 P와 빔 피치를 동일하게 하는 것이 가능해져, 1회의 반송으로 복수의 액체 방울(10)을 복수의 빔 스폿(44)으로 동시에 건조 정착시킬 수 있다. 또한, 빔 어레이(45)의 기울기 가감을 제어하여 회전 각도 θ를 조정함으로써, 빔 피치를 조정할 수 있기 때문에, 여러 가지 배선 피치 P에 대응할 수 있다.
Δ(θ)= Mλfcosθ/d… (1)
본 실시예에서는 가우스 강도 분포를 갖는 YAG 레이저를 사용하여, 회절 광학 소자(42)로서 분기와 집광의 두개의 작용을 갖는 것을 사용하였다. 집광 거리 f는 200mm이고, 빔 분기수는 180이다. 동일 소자(42)는 파장 1.064μm에 대하여 투명한 SiO2의 기판 상에 투과형 소자로서 제작한 것이다. 배선 피치 P가 141.5μm(180dpi)인 경우, 집광 거리를 200mm, 입사 빔직경을 10mm로 하면, 집광빔 직경은 129μm가 된다. 이 빔 직경은 도포 후의 액체 방울(10)의 직경과 거의 같다.
도 8a는 노즐 헤드(30)로부터 피착면(20a)으로 토출된 액체 방울(10)의 상태를 도시하고 있다. 액체 방울(10)은 기능성 미립자(11) 등을 용매(13)중에 포함하는 용액이다. 여기서는 기능성 미립자(11)로서 은 미립자 등의 배선재료를 사용하여, 용매(13)로서 C14H30(n-테트라데칸) 등의 유기용제를 사용하였다. 액체 방울(10)은 용매(13) 외에도, 소량의 계면 활성제나, 미립자의 응집을 방지하기 위한 보호제 등을 함유하고 있어도 좋다. 액체 방울(10)의 점도로서는 안정된 액체 방울 토출 특성이 얻어지도록 조정되는 것이 바람직하다. 기능성 미립자(11)의 표면은 극히 얇은 피막(12)에 의해서 피복되어 있고, 용매(13)중에 있어 기능성 미립자(11)끼리가 서로 응집하지 않도록 구성되어 있다. 피막(12)은 기능성 미립자(11)의 표면 전부를 피복하는 것이 바람직하지만, 일부에 피복되어 있지 않은 부분이 있더라도, 기능성 미립자(11)끼리가 응축하지 않을 정도로 피복되어 있으면 좋다. 여기서는 기능성 미립자(11)의 직경을 ∼3nm, 피막(12)의 두께를 ∼1nm, 액체 방울(10)의 점도를 20 mPa·s 정도, 그 용적을 ∼10pl, 액체 방울 사이즈를 ∼20μm로 하였다. 또한, 액체 방울(10)을 도포하는 기판(20)으로서, 소다라임 글라스를 사용하였다.
도 17은 피착면(20a)에 착탄하는 액체 방울(10)의 착탄 위치를 도시하고 있다. 상기 도면에 있어서, 흰색 동그라미는 1회째의 도포로 토출되는 액체 방울(10)의 착탄 위치, 흑색 동그라미는 2회째의 도포로 토출되는 액체 방울(10)의 저탄 위치를 나타내고 있다. 1회째의 도포는 액체 방울(10)끼리가 표면 장력의 작용에 의해서 국소적인 이동을 일으키지 않도록 적절한 간격을 두고 점선형으로 액체 방울 토출이 행해진다. 1회째의 도포로 토출된 액체 방울(10)이 레이저 조사에 의해 충분히 건조 정착한다면, 이 건조 정착한 액체 방울(10)의 틈을 매립하도록 기판(20)의 반송 속도를 제어하여 2회째의 액체 방울 토출이 행해진다. 이렇게 하여 액체 방울(10)을 토출하면, 2회째의 도포로 새롭게 토출된 액체 방울(10)과, 1회째의 도포로 이미 토출된 액체 방울(10)이 부분적으로 접촉하게 되지만, 1회째에 도포된 액체 방울(10)은 레이저 조사에 의해서 건조 정착하고 있기 때문에, 새롭게 도포된 액체 방울(10)이 1회째에 도포된 액체 방울(10)과 융합하여 국소적인 이동을 일으키지 않는다. 그 후, 새롭게 도포된 액체 방울(10)의 각각은 계속해서 빔 스폿(44)의 집광 위치까지 반송되고, 레이저 조사를 받아 가열되어, 건조 정착한다. 이후, 3회째, 4회째의 반송을 동일하게 행하고, 액체 방울(10)을 건조시키면서, 액체 방울(10)에 포함되는 기능성 미립자(11)를 배선 패턴 상에 적층한다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 액체 방울(10)끼리의 간격을 두고 도포하는 것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 액체 방울(10)끼리가 부분적으로 접촉하도록 겹치는 경우라도, 액체 방울(10)의 도포 직후에 레이저광을 조사함으로써, 액체 방울(10)의 응집을 억제하고, 기능성 미립자(11)를 소정 위치에 건조 정착시켜도 좋다.
도 8b는 레이저광의 조사를 받아 피착면(20a)에 건조 정착한 액체 방울(10)의 상태를 도시하고 있다(건조 정착 공정). 레이저광의 조사 조건으로서는 기능성 미립자(11)가 피막(12)에 의해서 피복된 채로의 상태로 용매(13) 등을 포함하는 액체 방울(10)의 일부가 기화하도록 레이저광의 빔 강도, 조사 시간(예를 들면, 기판(20)의 반송 속도) 등을 조정한다. 건조 정착에 사용하는 레이저 광원으로 한것으로서는 용매(13)의 고유 흡수에 의해서 발열을 발생시키는 파장 대역을 갖는 것이 바람직하고, 예를 들면, 근적외역(∼0.8-1.0μm)에 파장대역을 갖는 것이 적합하다. 이러한 광원으로서, 예를 들면, Nd:YAG 레이저(1.064μm), 반도체 레이저(0.81, 0.94μm) 등을 사용할 수 있다. 이 건조 정착 공정에 의해, 액체 방울(10)은 피착면(20a)에 착탄 후 빠르게 건조 정착되기 때문에, 다른 액체 방울(10)과 융합하여 응집하는 일이 없다.
이와 같이, 기능성 미립자가 피막(12)에 의해서 피복되어 있는 조건하에서는 레이저 국소 가열에 의해서 용매(13) 등을 포함하는 액체 방울(10)의 적어도 일부를 기화하여, 피막(12)에 의해서 피복된 채로의 상태로 기능성 미립자(11)를 피착면(20a)에 건조 정착시키는 것이 바람직하다. 여기서, 레이저 국소 가열에는 단일의 빔 스폿으로 단일 또는 복수의 액체 방울(10)을 레이저 조사하여 가열하는 경우외에, 광역 빔을 사용하여 단일 또는 복수의 액체 방울(10)을 레이저 조사하여 가열하는 경우도 포함한다. 레이저 조사 조건은 기능성 미립자(11)나 용매(13)의 물리 화학적 성질 등에 따라서 여러 가지이기 때문에, 이들의 조건에 따라서 레이저 광원을 적절하게 선정하고, 레이저 조사 조건을 설정하면 좋다.
도 8c는 건조 정착 후의 기능성 미립자(11)를 소결하여, 배선(14)을 형성한 상태를 도시하고 있다(소결 공정). 본 공정은 소결 장치(60)에 의해, 예를 들면, 기판(20)상에 도포된 배선 패턴의 전부 또는 일부를 고온 분위기 중에서 일괄 가열(광역 가열)함으로써 행한다. 기능성 미립자(11)를 소결하면, 피막(12)은 제거되어, 기능성 미립자(11)는 서로 결합하여 배선(기능성 미립자군; 14)이 형성된다. 이 소결 공정에 의해, 은 미립자군의 도전율이 전기배선(14)으로서 필요하고 또한 충분할 정도로 높여진다. 본 명세서에 있어서 「소결 공정」이란 건조 정착한 기능성 미립자(11)의 1군을 일괄 가열하는 공정을 칭하는 것으로 한다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 도포 후의 액체 방울(10)을 레이저 국소 가열함으로써, 액체 방울(10)을 빠르게 건조 정착시킬 수 있다. 그 결과, 액체 방울의 국소적인 이동에 의해서 착탄 위치로부터 어긋나지 않고서, 액체 방울(10)에 포함되는 기능성 미립자(11)를 피착면(20a)상에 안정하게 정착시킬 수 있다. 또한, 레이저 국소 가열에 의해서 액체 방울(10)을 적극적으로 건조시킴으로써, 액체 방울 도포 공정과 자연 건조 공정을 반복하여 행하는 종래의 배선 기술과 비교하여, 처리 시간을 대폭적으로 단축시킬 수 있다.
또한, 상술한 설명에서는 노즐 헤드(30)와 빔 헤드(40)의 위치를 고정한 후에 기판(20)을 수평 방향으로 반송하는 구성을 예시하였지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 기판(20)의 위치를 고정한 후에 노즐 헤드(30)와 빔 헤드(40)를 주사하여 기능성 미립자(11)를 패터닝하여도 좋다. 원래부터, 기판(20), 노즐 헤드, (30), 및 빔 헤드(40)의 각각을 상대적으로 반송 또는 주사하여, 기능성 미립자(11)를 패터닝하여도 좋다.
[실시예 5]
본 실시예에 있어서는 레이저광의 파장역에 흡수대를 갖는 염료계의 광열 변환 재료를 미리 액체 방울(10)에 포함시켜 두고, 주로, 광열 변환 재료의 광열 변환 작용에 의해서 액체 방울(10)을 건조 정착시킨다. 광열 변환 재료로서는, 기능성 미립자(11) 이외의 물질로서, 용매(13)에 잘 녹는 것이 바람직하다. 광열 변환 재료를 사용하면, 액체 방울(10)의 고유 흡수를 이용한 경우와 비교하여, 건조 정착 공정에서의 광 이용 효율을 각별하게 향상시킬 수 있다. 또, 광열 변환 재료를 사용하면, 레이저 파장을 ∼1μm 전후 혹은 그 이하로 짧게 할 수 있기 때문에, 레이저 광원으로서 소형 경량의 반도체 레이저를 사용할 수 있다. 그 결과, 기능성 재료 정착 장치(500)의 사이즈를 소형으로 할 수 있다. 또한, 반도체 레이저(LD)에는 고효율, 고수명, 저전압 등의 메리트가 있다. 또한, 반도체 레이저를 사용함으로써, 세밀한 빔 스폿(44)을 발생시키고, 고정밀도로 액체 방울(10)을 국소 가열할 수 있다. 또한, 광열 변환 재료를 기판(20)상에 형성해두고, 광열 변환 재료의 위에, 기능성 미립자(11)를 정착시킬 수도 있다. 예를 들면, 광열 변환 재료를 포함하는 용매를 액체 방울 토출법 등에 의해 기판(20)상에 토출하고, 건조 및 소결 공정을 지나서, 광열 변환 재료를 기판(20)상에 형성한다. 다음에, 광열 변환 재료의 위에, 도전성 미립자 등의 기능성 재료(11)를 포함하는 액체 방울(10)을 토출·도포한다. 그리고, 실시예 5에 기재된 공정을 지나서, 기능성 미립자(11)를 기판 상방에 정착시킬 수 있다. 이 경우에 있어서도, 상술한 실시예 5와 같은 효과를 나타낸다.
[실시예 6]
본 실시예에 있어서는 도 14에 도시하는 바와 같이 빔 스폿(46)의 빔 강도를 링 형상으로 한다. 46a는 빔 프로파일을 나타내고 있다. 조사 스폿의 외측 가장자리의 조사 강도가 내측의 조사 강도보다도 강해지도록 빔 프로파일(46a)을 조정함으로써, 액체 방울(10)이 피착면(20a)에 착탄한 직후의 기능성 미립자(11)의 확산을 억제하고, 배선 폭의 확대를 방지할 수 있다. 또한, 기능성 미립자(11)의 함유농도나 액체 방울 토출량의 많고 적음에 관계없이, 세밀한 배선 패턴을 묘화할 수 있다. 이러한 빔 프로파일(46a)을 얻기 위해서는 상술한 회절 광학 소자(42)의 위상 함수를 연구하면 좋다.
[실시예 7]
본 실시예에 있어서는 도 15에 도시하는 바와 같이 빔 스폿(47)의 빔 강도를, 기판 반송 방향(X 방향)을 장축으로 하는 타원 형상 또는 봉 형상으로 한다. 47a는 빔 프로파일(가우스 분포)를 나타내고 있다. 이와 같은 구성으로 하면, 기판(20)의 반송 속도를 일부러 느리게 하지 않더라도 액체 방울(10)로의 레이저 조사 시간을 길게 할 수 있고, 안정된 건조 정착이 가능해진다. 빔 스폿(47)의 빔 강도를 타원 형상 또는 봉 형상으로 하기 위해서는, 상술한 회절 광학 소자(42)의 위상함수를 연구하면 좋다.
[실시예 8]
본 실시예에 있어서는 도 16에 도시하는 바와 같이 복수의 액체 방울(10)을 전부 동시에 레이저 일괄 조사할 수 있도록 공 형상으로 정형된 광역 빔(48)을 사용한다. 48a는 X 방향의 빔 프로파일(가우스 분포), 48b는 Y 방향의 빔 프로파일을 나타내고 있다. 이러한 구성으로 하면, 레이저 조사의 위치 맞춤이 극히 용이해진다. 또한, 액체 방울(10)의 배열 피치(P)가 변경된 경우라도 용이하게 대응할 수 있다. 광역 빔(48)을 생성하기 위해서는 상술한 회절 광학 소자(42)의 위상 함수를 연구하면 좋다. 단, 이 위상 함수에는 빔을 분기하는 작용은 포함되지 않는다.
[실시예 9]
도 11은 본 실시예의 기능성 재료 정착 장치(500)의 구성도를 도시하고 있다. 상기 장치(500)는 기판(20)의 표면측(피착면측)에 노즐 헤드(30)가 설치되고, 기판(20)의 이면측에는 빔 헤드로서의 회절 광학 소자(42)가 설치되어 있다. 기판(20)은 레이저광을 투과할 수 있는 투명 재질로 구성되어 있다. 이러한 구성으로 하면, 액체 방울(10)이 피착면(20a)에 착탄하는 동시에 레이저 조사를 할 수 있고, 용매(13)로서 휘발성이 높은 용제를 사용한 경우라도 안정된 건조 정착을 가능하게 할 수 있다.
[실시예 10]
도 12는 본 실시예의 기능성 재료 정착 장치(600)의 구성도를 도시하고 있다. 상기 장치(600)는 빔 헤드로서 반도체 레이저 어레이(49)를 구비하고 있다. 반도체 레이저 단체의 크기는 ∼O.1mm×0.1mm 정도이기 때문에, 장치 전체의 사이즈를 소형으로 할 수 있다. 반도체 레이저 어레이(49)의 설치 장소는 기판(20)의 표면측에 한정되지 않고 이면측이라도 좋다.
[실시예 11]
상술한 각 실시예에서는 건조 공정과 소결 공정을 나눠 행하고 있지만, 레이저광의 빔 프로파일을 연구함으로써, 동일한 레이저광에 의해서 양 공정을 연속적으로 행하여도 좋다. 예를 들면, 도 18에 도시하는 바와 같이, 쌍방적 강도 분포를 갖는 빔 프로파일(70a)을 갖는 레이저광을 액체 방울(10)상에서 주사하고, 강도가 낮은 부분(70a′)에서 건조하여, 강도가 높은 부분(70a")에서 소결한다. 도 20은 쌍방적 강도 분포를 갖는 빔 강도의 측정 결과를 도시하고 있다. 레이저 조사를 받은 액체 방울(10)의 시간 경과에 따른 온도 변화는 도 19와 같아진다. 여기서, 온도 T1은 주로, 조사 영역(70)의 전측 가장자리(70) 부근에서의 레이저 조사에 의해서 승온한 액체 방울(10)의 온도를 나타내고 있고, 건조 정착에 적합한 온도가 되도록 빔 프로파일(70a′)이 조정되고 있다. 온도 T2는 주로, 조사 영역(70)의 후측 가장자리(70b) 부근의 레이저 조사에 의해서 승온한 액체 방울(10)의 온도를 나타내고 있고, 소결에 적합한 온도가 되도록 빔 프로파일(70a")이 조정되어 있다. 이와 같이, 레이저광의 빔 프로파일을 조정함으로써, 건조 공정과 소결 공정을 동일한 레이저광으로 거의 동시에 행할 수 있기 때문에, 스루풋을 대폭 향상시킬 수 있다. 단지, 이 수법은 예를 들면, 도 17에 도시하는 바와 같이 2회째의 액체 방울 도포가 종료한 후에 행하는 것이 바람직하다.
[실시예 12]
도 22는 상술한 기능성 재료 정착 방법에 의해 패터닝된 배선을 갖는 RFID 택을 도시하고 있다. 여기에 나타내는 RFID 택(800)은 전파 방식 인식 시스템에서 사용되는 전자회로이고, IC 카드 등에 탑재된다. 더욱 상술하면, RFID 택(800)은 PET(polyethylene terephthalate) 기판(132)상에 설치된 IC(804)와, IC(804)에 접속되어, 소용돌이형으로 형성된 안테나(806)와, 안테나(806)상의 일부에 설치된 솔더 레지스트(808)와, 솔더 레지스트(808)상에 형성되어 안테나(806)의 양단을 접속하여 루프형으로 하는 접속선(810)을 포함한다. 이 중, 안테나(806)는 상술한 기능성 재료 정착 방법에 의해 형성된 것이다. 이 때문에, 안테나(806)는 은 미립자를 포함하는 액체 방울이 그 도포 위치로부터 위치 어긋남을 발생하지 않고서 기판(132)상에 정착된 것이다.
도 23은 상술한 기능성 재료 정착 방법에 의해 패터닝된 컬러 필터를 도시하고 있다. 상기 도면에 있어서, 컬러 필터(820R, 820G 및 820B)의 각각은 기능성 재료 정착 방법에 의해 패터닝된 것이다. 보다 구체적으로는 착색부(820R)에는 적색의 안료를 포함하는 용액(컬러 필터)이 패터닝되고, 컬러 필터(820G)에는 녹색의 안료를 포함하는 용액(컬러 필터)가 패터닝되고, 착색부(820B)에는 청색의 안료를 포함하는 용액(컬러 필터)가 패터닝되어 있다. 여기서, 컬러 필터(820R, 820G 및 820B)의 각각은 액체 방울(컬러 필터)의 도포 위치에서 정착되어 있고, 각 컬러 필터간에서 혼합 등이 생길 가능성이 낮기 때문에, 그 품질이, 고품질로 된다.
이 밖에도, 본 발명의 기능성 재료 정착 방법은 입체 조형에 사용되는 열경화수지 또는 자외선 경화수지, 일렉트로·루미네선스(EL) 소자에 포함되는 EL재료, 인쇄용의 안료계 잉크, 액정 디스플레이 패널 등에 사용되는 마이크로 렌즈 어레이, DNA 또는 단백질 등의 생체 물질 등의 각종 기능성 재료를 소망의 패턴으로 패터닝하는 경우에도 적용할 수 있다. 또한 제 5 실시예에 있어서는 피착면(20a)으로서 기판(20)의 표면을 예시하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 입체 조예에 사용되는 열경화수지 또는 자외선 경화수지와 같이 기능성 미립자(11)를 삼차원적으로 적층함으로써 그 용도 또는 기능을 발휘하는 경우에는 이미 정착하고 있는 기능성 미립자(11)의 표면이 피착면(20a)이 된다.
도 24는 상술한 기능성 재료 정착 방법에 의해 형성된 컬러 필터를 갖는 전기 광학 장치를 탑재한 전자 기기의 일 예를 도시하고 있다. 상기 도면에 도시하는 휴대전화기(900)는 컬러 필터를 갖는 액정 패널(940)을 표시부로서 탑재하고 있다. 휴대전화기(900)는 복수의 조작 버튼(910) 외, 수화구(920), 송화구(930)와 동시에, 전화번호 등의 각종 정보를 표시하는 표시부로서, 액정 패널(940)을 구비하고 있다. 이 밖에도, 전기 광학 장치로서, 컴퓨터, 프로젝터, 디지털 카메라, 무비 카메라, PDA, 차재 기기, 복사기, 오디오 기기 등에 적용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 액체 방울을 신속하게 건조시킬 수 있을 뿐만 아니라 기판 전체의 가열을 억제하고, 기판의 팽창 등에 의한 얼라인먼트의 어긋남이나 단선을 회피할 수 있다.
도 1은 제 1 실시예의 기능성 재료 정착 장치의 구성도.
도 2는 제 1 실시예의 기능성 재료 정착 장치의 구성도.
도 3은 제 1 실시예의 기능성 재료 정착 장치의 구성도.
도 4는 제 2 실시예의 기능성 재료 정착 장치의 구성도.
도 5는 액체 방울 토출 동작의 설명도.
도 6은 액체 방울 토출 동작의 설명도.
도 7는 제 3 실시예의 기능성 재료 정착 장치의 구성도.
도 8은 액체 방울의 건조·소결 공정의 단면도.
도 9는 제 4 실시예의 기능성 재료 정착 장치의 구성도.
도 10은 제 4 실시예의 기능성 재료 정착 장치의 구성도.
도 11은 제 9 실시예의 기능성 재료 정착 장치의 측면도.
도 12는 제 10 실시예의 기능성 재료 정착 장치의 측면도.
도 13은 제 4 실시예의 빔 어레이의 설명도.
도 14는 제 6 실시예의 빔 어레이의 설명도.
도 15는 제 7 실시예의 빔 어레이의 설명도.
도 16은 제 8 실시예의 빔 어레이의 설명도.
도 17은 제 4 실시예의 액체 방울 토출의 설명도.
도 18은 제 11 실시예의 빔 프로파일의 설명도.
도 19는 제 11 실시예의 액체 방울의 온도 변화를 도시하는 그래프.
도 20은 제 11 실시예의 빔 프로파일의 설명도.
도 21은 레이저 파장과 흡수율의 대응 관계를 도시하는 그래프.
도 22는 RFID 택의 설명도.
도 23은 컬러 필터의 설명도.
도 24는 휴대 전화의 설명도.
도 25는 종래의 액체 방울 토출을 설명하는 도면.
도 26은 종래의 액체 방울 토출을 설명하는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 기능성 재료 정착 장치 102: 제어부
110: 용액 탱크 120: 토출 헤드
130: 기판 카트리지 132: 기판
140: 레이저 170: 액추에이터

Claims (13)

  1. 액체를 보관 유지하는 탱크와,
    상기 액체를 액체 방울로서 토출하는 노즐을 갖는 헤드와,
    상기 액체 방울에 광을 조사하는 광원을 포함하는 액체 방울 토출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    기판 캐리지(carriage)를 더 포함하는 액체 방울 토출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원이 반사체를 포함하는 액체 방울 토출 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원이 회절 광학 소자를 포함하는 액체 방울 토출 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원이 광을 직사각형으로 정형(整形)하는 회절 광학 소자를 포함하며,
    상기 헤드로부터 토출된 복수의 상기 액체 방울에 일괄하여 조사할 수 있는 액체 방울 토출 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원이 레이저광원을 포함하는 액체 방울 토출 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원이 레이저광원을 포함하고, 상기 광이 레이저광이며, 상기 레이저광의 강도 분포 형상이 링 형상, 타원 형상, 또는 봉 형상인 액체 방울 토출 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원이 레이저광원을 포함하고, 상기 광이 레이저광이며, 상기 레이저광의 강도는 조사(照射) 영역의 내부보다 외측 가장자리 쪽이 큰 액체 방울 토출 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원이 복수의 반도체 레이저를 포함하고, 상기 복수의 반도체 레이저가 어레이 형상으로 배열되어 있는 액체 방울 토출 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원이 회전가능한 액체 방울 토출 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드가 회전가능한 액체 방울 토출 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체가 상기 광의 파장역(波長域)에 흡수대(吸收帶)를 갖는 광열(光熱) 변환 재료를 포함하는 액체 방울 토출 장치.
  13. 기판을 재치(載置)하는 기판 캐리지와,
    액체를 유지하는 탱크와,
    상기 액체를 액체 방울로서 상기 기판에 토출하는 노즐을 갖는 헤드와,
    상기 기판상의 상기 액체 방울에 광을 조사하여, 상기 기판상에 건조 정착한 기능성 재료를 형성하는 광원과,
    상기 건조 정착한 기능성 재료를 소결하여, 기능막을 형성하는 소결 장치를 포함하는 기능성 재료 정착 장치.
KR1020060111587A 2003-02-26 2006-11-13 액체 방울 토출 장치 및 기능성 재료 정착 장치 KR20060136345A (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003049369 2003-02-26
JPJP-P-2003-00049369 2003-02-26
JPJP-P-2003-00310678 2003-09-02
JP2003310678 2003-09-02
JPJP-P-2004-00007153 2004-01-14
JP2004007153A JP4244382B2 (ja) 2003-02-26 2004-01-14 機能性材料定着方法及びデバイス製造方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040012939A Division KR20040076820A (ko) 2003-02-26 2004-02-26 기능성 재료 정착 방법, 기능성 재료 정착 장치, 디바이스제조 방법, 전기 광학 장치 및 전자 기기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070000375A true KR20070000375A (ko) 2007-01-02
KR20060136345A KR20060136345A (ko) 2007-01-02

Family

ID=

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9406885B2 (en) 2009-10-28 2016-08-02 Samsung Display Co., Ltd. Coating method, and method of forming organic layer using the same
KR20210084987A (ko) * 2019-12-30 2021-07-08 주식회사 프로텍 연성 회로 기판 제조용 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9406885B2 (en) 2009-10-28 2016-08-02 Samsung Display Co., Ltd. Coating method, and method of forming organic layer using the same
KR20210084987A (ko) * 2019-12-30 2021-07-08 주식회사 프로텍 연성 회로 기판 제조용 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20070052787A1 (en) 2007-03-08
TW200422193A (en) 2004-11-01
JP2005095849A (ja) 2005-04-14
CN100528568C (zh) 2009-08-19
CN1532054A (zh) 2004-09-29
EP1452326A3 (en) 2006-01-25
KR20040076820A (ko) 2004-09-03
EP1452326A2 (en) 2004-09-01
TWI236429B (en) 2005-07-21
US20040226929A1 (en) 2004-11-18
JP4244382B2 (ja) 2009-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4244382B2 (ja) 機能性材料定着方法及びデバイス製造方法
CN100354132C (zh) 液滴喷出头、喷出装置、及光电装置的制造装置
KR100743523B1 (ko) 마이크로렌즈의 제조 방법, 마이크로렌즈, 및 광학막,프로젝션용 스크린, 프로젝터 시스템, 전기 광학 장치,전자 기기
KR100613160B1 (ko) 성막 방법, 배선 패턴의 형성 방법 및 반도체 장치의 제조 방법
US6952311B2 (en) Microlens device and method of manufacturing the same, electro-optic device and electronic apparatus
KR100707265B1 (ko) 패턴의 형성 방법
CN101821111A (zh) 电子材料的激光印花转印
KR100615479B1 (ko) 전기 광학 패널의 제조 방법 및 전자 기기의 제조 방법과,전기 광학 패널, 전기 광학 장치 및 전자 기기
KR100749976B1 (ko) 포토마스크 및 그 제조 방법, 전자 기기의 제조 방법
GB2350321A (en) Method of forming a masking or spacer pattern on a substrate using inkjet droplet deposition
JP2004160449A (ja) デバイス製造装置及びデバイスの製造方法、電子機器
KR20070014042A (ko) 본딩 패드의 제조 방법, 본딩 패드, 전자 디바이스의 제조방법, 및 전자 디바이스
KR100582040B1 (ko) 전기 광학 패널의 제조 방법 및 전자 기기의 제조 방법,전기 광학 패널의 칼라 필터 보호막 재료, 및 전기 광학패널, 전기 광학 장치 및 전자 기기
JP3687663B2 (ja) 膜形成方法、デバイス製造方法、電気光学装置の製造方法、及び電子機器の製造方法
KR100692470B1 (ko) 배선 패턴 형성 방법, 배선 패턴 및 전자 기기
TWI289419B (en) Wiring pattern formation method, manufacturing method for multi layer wiring substrate, and electronic device
JP2009034678A (ja) 機能性材料定着方法及び機能性材料定着装置
KR20060136345A (ko) 액체 방울 토출 장치 및 기능성 재료 정착 장치
JP2004335351A (ja) 電気光学パネルの製造方法、電気光学パネルの製造プログラム及び電気光学パネルの製造装置、並びに電気光学装置の製造方法及び電子機器の製造方法
US20050274772A1 (en) Treating an area to increase affinity for a fluid
JP4715147B2 (ja) 導電膜の形成方法
TW200843963A (en) Method and apparatus for forming pattern, and liquid dryer
JP2005010804A (ja) 光学デバイス及びその製造方法、表示装置、電子機器、並びに検査機器
JP4420000B2 (ja) 光学デバイスの製造方法、及び検査機器
CN117199061A (zh) 一种发光模组及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application