TWI301800B - Droplet ejection apparatus - Google Patents

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TWI301800B
TWI301800B TW095122948A TW95122948A TWI301800B TW I301800 B TWI301800 B TW I301800B TW 095122948 A TW095122948 A TW 095122948A TW 95122948 A TW95122948 A TW 95122948A TW I301800 B TWI301800 B TW I301800B
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Takahito Sanekata
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Seiko Epson Corp
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Description

1301800 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 之二:1月係關於液滴噴出裝置，特別係關於包含噴出液滴 广曰糸、统、對噴出之液滴照射雷射光之光學系統之液滴 唷出裝置，JL中， ^ 纟其關於用於形成布線圖案之液滴喷出 裝置。 【先前技術】 在使用液的出技術之金屬布線之圖案之乾燥及锻燒步 驟中’有製程時間之縮短、低廉化或低能量化等之問題。 在現狀下，雖利㈣板及潔淨爐施行乾燥及烺燒’但由於 裝私時間長’在成本面及能量面仍有問題。因此，有人提 出利用液滴喷出形成金屬布線圖案後，利用雷射施行乾燥 及煅燒之製程。 ,、在專利文獻1中，所提案之裝置係在基板上，將導電性材 料=出至工件上而描繪導電層，利用燈或雷射光對描緣後 之前述導電層施行加熱處理之喷墨裝置。在此裝置中，分 別設有喷出導電性材料之喷墨處理室、與照射燈或雷射: 之照射室。工件係在喷墨處理室施行描綠處理後，被輸送 至照射室，以施行雷射光等之照射處理。 [專利文獻1]日本特開2〇〇4·24177〇號公報 (發明所欲解決之問題） 在專利文m之裝置中，由於分別設有喷出導電性材料之 描縿系統、與為乾燥或锻燒而對噴出之導電性材料昭射产 或雷射光之光學系統’故有關液滴喷出及雷射照射之^ 111514.doc 13〇18〇〇 數，例如液滴命中工件後至照射雷射為止所需之時間等難 :正確管理。又’在專利文獻以裝置中，由於插緣系統虚 光學系統位於不同之基準面上，故有所料之導電層與前 述雷射光之照射光點之對準相當費時之問題。另外，由於 ^須將卫件㈣墨處理室輸送至雷射照射室，故有需花費 輸送時間之問題。 、 本發明之目的在於提供容易管理有關㈣噴出及雷射照 射之參數’對工件噴出液滴之描繪系統、及可正確且迅速 地施行噴出之液滴與雷射光點之定位之液滴噴出裝置。 【發明内容】 本發明所提供之液滴噴出裝置之特徵在於包含··基台： 為繪系統，其係具備將功能液喷出成液滴之液滴喷出頭、 保持前述液滴喷出頭之支架、及保持前述液滴被描繪之工 件之工作台者；及光學系統，其係具備輸出雷射光之光源、 構成於前述光源與前述液滴之間且可供人射於該液滴之前 述雷射光通過之光程者；在前述基台i，皆以該基台上面 作為基準面而建構前述描繪系統與前述光學系、统，並透過 兩系統之聯合控制而施行圖案描繪及定影者。 在本發明之液滴噴出裝置中，其特徵在於：前述光程係 包含使前述雷射光對前述工作台由上方人射於前述液滴之 第1光程者。 在本I明之液滴噴出裝置中，其特徵在於：前述光程係 包合使前述雷射光對前述工作台由斜方向入射於前述液滴 之弟2光程者。 111514.doc 1301800 在本發明之液滴喷出裝置中， —a 、、 八特被在於··前述光程係 匕S使前述雷射光由與前述工作上伞/一 ^口十仃方向入射於前述液 滴之第3光程者。 在本發明之液滴喷出裝置中， ^ , 八特敛在於··包含於前述 苗射光中保護前述液滴喷出頭之保 y , 叉益則述保護蓋之側 面係在前述第3光程之光程調整時， ^ 」作為雷射光點位置確 認用之平面而使用者。 在本發明之液滴喷出裝置中，前述笫 ⑴化弟1先程可用來對命中 工件上之液滴照射雷射光。前述第2光程可㈣對飛行中之 液滴或命中工件上之液滴照射雷射光。前述第3光程 對剛噴出後之液滴、飛行中之液滴或命中工件上之液滴昭 射雷射光。又，前述光程可在前述基台上，利用配置㈣ 定位置之複數之透鏡等所構成。 在本發明之液滴噴出裝置中，包含設於前述基台上，用 於取得前述工件與前述描繪系統之對準之第】電子攝影 機、及用於取得前述描㈣統與前述光學系統之 二 電子攝影機。 · 一 、、在本發明之液滴喷出裝置中，在描緣中，前述支架及前 述液滴喷出頭係相對於前述基台而被固定位 置而稭由移 動則述工作台，以施行描繪。 在本發明之液滴喷出裝置中，被照射通過前述光程之雷 社區域係位於前述液滴沿著前述卫件之㈣Μ ^ 前述工件之區域之前方。 在本發明之液滴噴出裝置中，前述功能液係包含電元 lH514.doc 1301800 件、光元件或光電元件之材料；前述裝置係將前述液滴噴 /引述工件上而描繪特定圖案’將前述雷射光照射於前 述液滴，藉以使圖案定影而製造裝置。 、，在本發明之液滴噴出裝置中，前述功能液係包含導電性 粒子；前述裝置將前述液滴噴出於前述工件上而描繪特定 圖案，將前述雷射光照射於前述液滴，藉以乾燥該㈣， 燒結前述導電性粒子而形成布線圖案。 作為前述功能液，適合使用在溶媒中分散著金屬微粒子 之功能液。在本型態中，前述雷射光除了液滴之乾燥以外， 例如也為了執打布線之形成、或金屬微粒子之燒結而照射 ;液滴又所δ胃光電裝置，係指含可發揮電氣的作用、 光學的作用或光電的作用之元件之裝置，舉例說明時，為 半導體展置、布線基板、或有機EL、液晶、電場發光、電 泳等各種顯示裝置。 ' 本發明之液滴噴出裝置可使用於電氣布線、金屬布線、 有機EL兀件、彩色濾光器、光抗蝕劑、微透鏡陣列、電站 發光、或生體4勿f等之功能元件之圖案形&。所使用^ 能液例如包含形成前述圖案用之成分、與適合該成分之溶 媒0 ' 依據本發明，將描繪系統與光學系統設置於同一基準上 時，可透過兩系統之聯合控制簡單地確立描繪系統與光學 系統之定位，藉此，可將雷射光正確地照射於所噴出之液 滴，奋易官理有關液滴噴出及雷射照射之參數。 又，依據本發明，由於可正確對液滴照射雷射光，故可 111514.doc 1301800 頭噴出之後或剛 對液滴照射雷射 在嚴密之時間，例如在液滴剛由液滴噴出 附著工件後，或在液滴正在飛行之途中， 光使液滴乾燥，以縮小液滴徑及命中徑 【實施方式】 在本發明之理想之實施型態中，前述基台係防振台，以 防振台之上面為基準面而建構描㈣統及光學系統。又， 描繪系統及光學系統可利用習知 111疋手段，例如螺栓螺 巾目類、夾頭類、焊接、接著等手段安裝於基台上。 以下，參照圖式說明本發明之一實施例。 圖1係說明本發明之—音谂点丨>、士、+ + 之““列之液滴喷出裝置之控制構 成之概略之區塊圖。 參照圖15本發明之-實施例之液滴噴出裝置之基本的控 制構成係包含在基台1上，皆以該基μ上面作為基準面而 建構含液滴喷出頭31等（參照圖2)之描繪系統3、與含第卜 第3光耘等(參照圖2)而對喷出之液滴乃至於命中工件上之 液滴（圖案）施行雷射光照射之光學系統4,並施行液滴喷 出、雷射光照射之時間、液滴噴出之位置、雷射光照射位 置之全體的控制’透過㈣統（描繪系、統3及光學系、統句之聯 口控制而施仃圖案描繪及定影之控制部6〇、及被控制部 所控制，並確立描繪系統3與光學系統4之對準、及描繪系 統3與命中液滴後被圖案描繪及定影之工件w之對準之攝 衫系統5所構成。又’控制部6Q可由微電腦所構成，由描繪 系統3、光學系統4及攝影系統5，接收感測器信號、圖像信 號等，並輸出各種驅動控制信號而聯合控制此等系統。 111514.doc 1301800 圖2係詋明本發明之一眚竑加a > a鈿例之液滴噴出裝置之構成之 外觀圖。圖3係圖2之要部正面圖。 口蒼照圖2及圖3，本發明 之一實施例之液滴喷出裝置丨係 5丞σ 2、描繪系統3、弁 學系統4、及攝影系統5所構成。 基台2係防振台。在基台2上以 土 σ 2上面為基準面而建構 描繪糸統3、光學系統4、及攝影系統5。基台2上，在圖2 中左側配置含有描㈣統3之實驗區，在其右側配置含光學 糸統4之雷射箱區’實驗區與雷射箱區係被隔板55所區隔， 而在描繪系統3之旁邊配置對準用之攝影系統5。 描繪系統3係包含嗜ψ a At、十 、 、力月匕液作為液滴D之液滴喷出頭 3卜保持液滴噴出頭31之支架32、及保持被描緣前述液滴 之工件w之工作台3a<1液滴喷出頭31係從光學系統續輸出 之雷射光中受到未圖示之保護蓋所保護。保護蓋之侧面係 在後述之平㈣之第3光程4e之光程調整時，可作為雷射光 點位置確認用之平面而使用。 描繪時(連續噴出液滴而形成圖案液滴 機構及光學系統4祜因〜 w …貝-1·…之 子示、、死4被固疋，工作台3&側之機構向掃描軸方向 移動在工作台3a之移動方向前方’有光學系統惰出之雷 射光點之區域。 田 。光子系統4係以基台（防振台）2之上面為基準面被建構，故 可ηι精度地形成雷射光程，與建構在被驅動之構件，例如 支木32上之情形相比，不受驅動機構之影響，故雷射光點 位置較為穩疋。光學系統4具有輸出雷射光之光源s、構成 於光源S與液滴D之間而可供入射於該液滴之前述雷射光通 111514.doc -10- !3〇1800 過之第1〜第3光程4a、处、4ce第！〜第3光程物、外、乜可 ’ 任意被選擇’並可調整照射位置及照射角度而使雷射照射 至經由該光程而由液滴噴出頭3 1所噴出之液滴上。 • 第1光程私採取液滴噴出頭31之上空方向之路徑，可使雷 • 射光以90度之角度（可以90。為基準作角度調整）入射於工作 台3a而照射液滴。 第2光程4 b可使雷射光以4 5度之角度（可以4 5。為基準作 • 角度調整）入射於工作台3a而照射液滴。第2光程4b形成之 雷射光點呈橢圓形狀，雷射強度之分布狀態也會發生變化。 第3光程4c可使雷射光通過液滴噴出頭31與工作台％之 F“平行地入射於工作台3a，可用於照射雷射光於剛噴出 後或飛行中之液滴。通過第3光程4c之雷射光係被光束漫射 體56所接收。藉第3光程4c，液滴在飛行中通過雷射光程 時，可被執行乾燥處理。此結果，液滴命中工件後之直徑 會小於不適用此處理之情形。適用此處理時，可實現金： 布線之細線化。 第1〜第3光程4a、4b、4C可利用在基台2上，配置於特定 位：之反射鏡、透鏡、繞射光柵等之其他光學元件所形成。 • ^安全上，雷射光最好經由快Η進人位於描㈣統3之實驗 • 區。而且’施行光程調整與乾燥·煅燒用之雷射光強度判 疋並5又置連鎖。雷射光點直徑可利用光學元件之調整加 以改變，也可變更其形狀，光點位置也可向掃描軸方向（圖 、，工右方向）凋整。又，光點位置也可向進給軸方向（圖3 中前後方向）調整。 111514.doc 1301800 圖4係用於說明圖2所示之描"、統及攝影系統之模式 圖。圖5係用於說明圖2所示之描繪系統及光學系統之模式 圖。 參照圖4及圖5,圖2所*之描繪系統3係由液滴噴出頭31 側之機構與保持工件W之工作仏側之機構所構成。 、液滴噴出頭川狀機構除了前述液滴喷出頭31及支架Μ 以外’具有支架用0方向旋轉體之測角台33、向Θ方向旋 轉自如地安裝測角台33’在料前後被手動操作之支架用Z 軸方向移動體34、及向Z轴方向移動自如地安裝移動體％ 之支架用進給方向移動體35。移動體35係向進給方向移動 自如地安裝於橋2a’橋23係被固定於圖2所示之基台2上。 2動體34係在描繪前後被手動所操作。測角台33係在對移 =34之安裝面前方具有假想之旋轉中心之台，與數種頭 以板組合使用時，可容易施行旋轉調整（〇。〜9〇。）。 滴嘖* ® 31 t卞Μ向4角台33之半徑方向外部突出配置液 而配^ %，在使雷射之光程極力接近於液滴喷出頭3! 置之際’可防止雷射干擾到裝置所佔之區域。 軸則之機構由下方依序由進給軸移動機構、掃描 私動機構、Θ轴移動機構所構 之機構除了上述之工作台加外， 側 Ά m , /、有工作口用0方向旋 給方向移^3 方向旋轉自如地安裝旋轉體％之工作台用進 之工作m二及向知描方向移動自如地安裝移動體3c 向移動自如地㈣於/動體满被可向掃描方 於圖2所不之基台2上。如此，由於可向 I11514.doc • 12· 1301800 • 工作台3 a側向進給軸及掃描軸方向移動，故在描繪中，可 • 固定液滴噴出頭31側，此結果，在描繪中，功能液之供廉 流路之位置不變，可穩定地將功能液供應至液滴噴出頭3丄。 _ 圖2所示之攝影系統5係具有取得工件貿與描繪系統3之 • 對準，即取得液滴命中位置與工件之對準用之第1CCD攝影 機51、向Z軸方向移動自如地安裝第1CCD攝影機5ι之第 1CCD攝影機用Z軸方向移動體52、及取得描繪系統3與光學 φ 系統4之對準，即取得液滴命中位置與經第1〜第3光程4a、 4b、4c而照射於工件w之雷射光之雷射光點s之對準用之第 2CCD攝影機53。移動體52係可向冰方向移動自如地安裝 ' 於支架用進給方向移動體35。 X ’以i說明之各種旋轉體及移動體係$宜地被未圖示 之馬達、直動機構、渦輪及齒條機構等所驅動。 其次，說明利用以上說明之液滴喷出裝置之布線圖案之 各種形成方法。 圖6⑷〜圖6(D)係用於說明在圖2所示之液滴喷出裝置中 :用第1光程之布線圖案之形成方法之步驟圖。依據此形成 方法’由液滴噴出頭31噴出在溶媒中分散著金屬微粒子之 :成液作為液滴，雷射光會經由第1光程4a由垂直方向入射 於工件W之表面。 麥照圖6(A)，由液滴喷出 出頭31向垂直方向對工作台3a_ 牛贺出液滴D，使其命中於工件W上。 參照圖6(B)，_ &处 續地使液滴D命中於工件〜作口广向知描方向移動，-面马 、 ’开》成未乾燥及未燒結之圖案p c I】⑸4.doc -】3- 1301800 一 ^照圖6(C)，再使工作台掃描方向移動，使圖案p之 -端位於第】光程4a正下方，即雷射光點s，而照射雷射光。 茶照圖6(D)，再使工作台㈣掃描方向移動，由圖案P之 :::射雷射光至他端。藉此’使溶媒揮發而乾燥，並使 至屬裰粒子彼此燒結而完成圖案p。 圖7(A)及（B)係用於說明在圖2所示之液滴喷出裝置中使 =第2光程之布線圖案之形成方法之步驟圖。依據此形成方 Γ 喷出頭31喷出在溶媒中分散著金屬微粒子之功 -液作為液滴，雷射光會經由第2光程扑由 件W之表面。 町y、工 之工件W噴出 同時，雷射光 溶媒揮發而乾 參照圖7(A)，由液滴噴出頭3 j對工作台3 ^上 液滴D ’使其命中於工件W上之雷射光點s。 經由第2光程4b照射於液滴D，使液滴D中之 燥’並使金屬微粒子彼此燒結。 參照圖7(B)，-面使工作台3a向掃描方向移動，一 續地使液滴D命中於工件w上之雷射光點s，同時= 經由第2光程4b照射於液滴D，使液❹中之溶 ^。
燥，並使金屬微粒子彼此燒結，形成圖案p。 、 " I 圖8⑷及（B)係用於說明在圖2所示之液滴喷 用第3光程之布線圖案之形成方法之步驟圖。、置中使 參照圖8⑷，雷射光經由第3光程&照射於液滴喷 與工件w之間。液滴噴出頭31穿越雷射光，而 液滴D在飛行中被雷射光所照射而揮發溶媒，並、次滴 徑之狀態命中於工件w上。 、’、5小液滴 111514.doc -14- 1301800 用第3光程之布線圖案之形成方法之步驟圖。 用於說明 雷射光點與 圖9(A)及（B)係在圖2所示之液滴噴出裝置中 對準標記製作步驟之步驟圖，特別係用於說明 /夜滴贺出頭之定位步驟之圖。 圖10(A)及(B)係在圖2所示之液滴噴出裝置中，用於 對準標記製作步驟之步驟圖’特別係⑷說明在工件製作對 準標記之步驟之圖，（B)說明使CCD攝影機辨識對準標記之 步驟之圖。 圖11(A)及（B)係用於說明使用圖2所示之液滴噴出裝置之 實驗結果之圖，（A)係無雷射照射之比較例之結果之說明 圖’（B)係有雷射照射之實施例之結果之說明圖。 圖12(A)及（B)係用於說明使用圖2所示之液滴喷出裝置 之實驗結果之圖，（A)係液滴喷出量多時之金屬布線圖案之 形成例，最右之圖案為有雷射照射之實施例，其他為無雷 射照射之比較例，（B)係液滴噴出量少時之金屬布線圖案之 形成例，上方圖案為有雷射照射之實施例，下方圖案為無 雷射照射之比較例。 【主要元件符號說明】 1 液滴喷出裝置 2 基台（防振台） 2a 橋 3 描繪系統 3a 工作台 3b 工作台用Θ方向旋轉體 111514.doc -18- 1301800
3c 工作台用進給方向移動體 3d 工作台用掃描方向移動體 4 光學系統 4a、4b ' 4c 第1〜第3光程 5 攝影系統 31 液滴喷出頭 32 支架 33 測角台 34 支架用Z軸方向移動體 35 支架用進給方向移動體 40 雷射光源 51 第1CCD攝影機（第1電子攝影機） 52 第1CCD攝影機用Z軸方向移動體 53 第2CCD攝影機（第2電子攝影機） 55 隔板 56 光束漫射體 60 控制部 D 液滴 P 布線圖案 S 雷射光束 111514.doc -19-

Claims (1)

1301800 十、申請專利範圍： L 一種_“裝4 ’其特徵在 基台： 描:日糸統’其係具備將功能液喷出成液 -之… 噴出頭之支架、及保持前述液滴被描 、、曰之工件之工作台者；及 7 <田 光學系統，其係具備輸出雷 光源與前述液滴之間且# #成於前述 通過之光程者； W Z、射於该液滴之前述雷射光 述述::以該基台上面作為基準面而建構前 而施行圖案描繪及::者系統，並透過兩系統之聯合控制 2·如請求項丨之液滴 雷射光對前述其中前述光程係包含使前述 者。 乍口由上方入射於前述液滴之第丨光程 3. 如請求項丨之液滴噴士 雷射光對前述1台由^方;;中前述光㈣包含使前述 程者。 "向入射於前述液滴之第2光 4. 如請求項丨之液滴噴出 雷射光由與前述卫作A^/、h述光程係包含使前述 光程者。 〇仃方向入射於前述液滴之第3 5·如請求項4之液滴噴出裝置，苴 護前述液滴喷出頭之^中包含於前述雷射光中保 述第3光程之光程調整/’财述保護蓋之側面係在前 可作為雷射光點位置確認用之 111514.doc 1301800 • 平面而使用者。 • 6 ·如請求項1之液滴嗜+ 置，其巾包含設於前述基台上， 用於取侍刖述工件‘ 卞興則述描繪系統之對準之第〗雷 影機、及用於取m+i 卡之弟1電子攝 • 于則述描繪系統與前述光學系統之對準 之弟2電子攝影機者。 + 7·如請求項1之液滴噴出驻 #丄丄 出破置，其中在描繪中，前述 前述液滴喷出頭係相於1 』乩克木及 十於刖述基台而被固定位置， ^ 由移動前述工作台，^ 而猎 φ 从施行描繪者。 8.如請求項1之液滴噴出奘 貝出凌置，其中被照射通過前 雷射之區域係位於前I、引述先程之 彳中之前述工件之仟之移動方向而 π域之前方者。 9·如請求項丨之液滴噴出裝置，其中 前述功能液係包含電元件、光元件或光 將前述液滴噴出於前述工件材料； 述雷射光照射於前述液滴，二〜定圖：’將前 • 者。 使圖案疋衫而製造裝置 1 〇·如請求項1之液滴噴出裝置，其中 前述功能液係包含導電性粒子· 將前述液滴噴出於前述工 ^射光照射於“液滴，葬μ繪料圖案，將前 /同，错以齡 導電性粒子而形成布線圖案者。…人心，燒結前述 111514.doc
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