WO2012036232A1 - パターン形成方法及びパターン形成装置 - Google Patents

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WO2012036232A1
WO2012036232A1 PCT/JP2011/071086 JP2011071086W WO2012036232A1 WO 2012036232 A1 WO2012036232 A1 WO 2012036232A1 JP 2011071086 W JP2011071086 W JP 2011071086W WO 2012036232 A1 WO2012036232 A1 WO 2012036232A1
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淳 児玉
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富士フイルム株式会社
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    • Y10T29/49124On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155Manufacturing circuit on or in base

Definitions

  • the present invention relates to a pattern forming method and a pattern forming apparatus, and more particularly to a technique for forming a fine pattern using an ink jet method.
  • FIGS. 31A and 31B are diagrams for explaining the problems of the fine pattern forming method using the ink jet method according to the related art, and the pattern forming surface 1A of the substrate 1 is illustrated.
  • FIG. 31A shows a state in which a plurality of droplets 2 that have landed on the pattern forming surface 1A of the substrate 1 are combined into one large droplet 3 (a state where a bulge is generated).
  • FIG. 31B shows a state in which the landing position of the droplet 2 that has landed on the pattern forming surface 1A of the substrate 1 has shifted and jaggy has occurred.
  • the pattern to be originally formed has a shape illustrated by a broken line with a reference numeral 4 attached thereto. Various studies have been made to solve this problem.
  • Non-Patent Document 1 discloses a technique for accurately drawing a fine pattern by applying droplets onto a substrate using an inkjet method after partially changing the surface energy of the substrate by applying photolithography technology. Disclosure.
  • Patent Document 1 discloses that a droplet that is out of a predetermined trajectory is returned to a predetermined trajectory by ejecting a liquid droplet toward a region surrounded by the laser beam, and the laser beam is within the region surrounded by the laser beam.
  • a liquid ejecting apparatus configured to land on the liquid droplets is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a method of manufacturing a functional substrate by ejecting a solution containing a functional material by an ink jet method and leaving the functional material on the substrate.
  • the technique disclosed in Patent Document 2 is configured to irradiate a laser beam onto the substrate to modify the solution adhesion on the substrate before injecting the functional material solution.
  • Patent Document 2 discloses that the size of a single dot (diameter 15 ⁇ m) is larger than the spot size (diameter 10 ⁇ m) of laser light.
  • JP 2004-276591 A Japanese Patent Laying-Open No. 2005-081159
  • Non-Patent Document 1 requires a photomask in advance, and an alignment process between the photomask and the substrate is essential. Furthermore, since the photomask cannot correspond to the deformation (distortion) of the substrate, the process of changing the surface energy of the substrate cannot follow the deformation of the substrate. Therefore, there arises a problem that a drawn pattern is shifted due to deformation of the substrate.
  • the liquid ejection device disclosed in Patent Document 1 can avoid the bending of the droplet in the flying direction, it does not prevent the droplet after landing from moving. Therefore, it is difficult to avoid the occurrence of bulge due to the coalescence of droplets on the substrate and the blurring of the pattern due to the occurrence of jaggies caused by the movement of the droplets after landing.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and prevents the pattern from bleeding in the formation of a fine pattern using an ink jet method, thereby realizing a preferable fine pattern formation that follows (corresponds to) the distortion of the substrate.
  • An object is to provide a pattern forming method and a pattern forming apparatus.
  • a pattern forming method is the width of a region where at least a pattern is formed in a pattern forming surface corresponding to a pattern formed on a pattern forming surface of a substrate.
  • the width less than the diameter of the dots constituting the pattern with respect to the processing target region including at least the outer edges on both sides in the pattern width direction. Even if a deviation occurs in the landing position of the dot by irradiating with a light beam having a dot, the dot is attracted to a predetermined position, and the dot misalignment or dot unification caused by the misalignment is performed. Is prevented.
  • the dot fixing position is adjusted in the order of the resolution of the reforming process, improving the pattern quality (drawing quality). To do.
  • the region to be modified corresponding to the pattern is the entire region covered with the liquid constituting the pattern as the outer edge on both sides in the width direction of the pattern and the inside of the pattern.
  • a laser beam (laser spot light) can be applied as the light beam applied to the modification treatment.
  • the irradiated region becomes more lyophilic than the non-irradiated region.
  • the substrate is a substrate.
  • a preferable fine pattern is directly formed on the substrate by the inkjet method.
  • an aspect further comprising a relative conveyance step of relatively conveying the inkjet head and the substrate is preferable.
  • a temperature adjustment step of adjusting the temperature of the substrate is further provided at least one of during the reforming treatment step, the droplet placement step, and after the droplet placement step.
  • the modification treatment can be promoted by adjusting the temperature of the substrate during the modification treatment step.
  • the shape (thickness, dot diameter) of the functional liquid droplets can be appropriately adjusted by adjusting the temperature of the substrate during or after the droplet arranging step.
  • the pattern forming method further includes an auxiliary light irradiation step of irradiating the arranged droplets with auxiliary light after the droplet arrangement step.
  • curing of the functional liquid droplets (dots) arranged in the droplet arrangement step can be promoted, and the shape of the dots can be controlled.
  • a liquid that can promote curing by irradiation of auxiliary light is applied as the functional liquid.
  • ultraviolet light can be mentioned.
  • the amount of ultraviolet irradiation By adjusting the amount of ultraviolet irradiation, the cured state of functional liquid droplets (dots) can be controlled (adjusted).
  • the substrate is an intermediate transfer member
  • the pattern forming method further includes a transfer step of transferring the pattern formed on the intermediate transfer member to the substrate.
  • a preferable fine pattern can be formed on the substrate in the intermediate transfer method.
  • the pattern forming method further includes a temperature adjustment step of adjusting the temperature of the substrate at least one of during and after the transfer step.
  • the pattern forming method further includes an auxiliary light irradiation step of irradiating the transferred pattern with auxiliary light after the transfer step.
  • the pattern forming method includes a detection step of detecting distortion of the substrate, and a correction data generation step of generating correction data of light irradiation data and droplet arrangement data based on the detected substrate distortion.
  • the modification processing step the processing target area is irradiated with light based on the correction data, and the modification processing is performed on the basis of the correction data in the droplet placement step. Droplets are ejected and arranged on the region by an ink jet method.
  • the correction data of the modification processing data and the correction data of the droplet arrangement data are generated on demand using the distortion information of the substrate detected in the detection step as a common detection result.
  • a preferable modification process and pattern formation corresponding to the distortion are executed.
  • the detection step includes a reading step of reading a portion to be read provided on the pattern forming surface of the substrate and a distortion information acquisition step of acquiring distortion information based on the reading result (reading signal).
  • the reforming treatment step includes a reaction gas supply step of supplying a reaction gas to a region irradiated with light.
  • the reforming process efficiency is improved.
  • the content of the reforming process can be selectively switched by selectively switching the type of the reaction gas.
  • the reforming process becomes a lyophilic process
  • a fluorine-based gas is used as a reactive gas
  • the reforming process becomes a lyophobic process
  • light is irradiated with the inside of the pattern as a modification treatment region.
  • the liquid droplets (dots) of the functional liquid are attracted to the inside of the pattern that has been subjected to the modification treatment, and the dots are prevented from protruding to the outside of the pattern and being fixed.
  • each of the outer edges on both sides in the width direction of the pattern is irradiated with a light beam having an irradiation width of 1/2 or less of the entire width of the pattern.
  • the modified liquid part serves as a barrier to hold the functional liquid droplets (dots) inside the pattern. It is prevented that the dots forming the dot protrude outside the pattern and are fixed.
  • a hydrophobization process is performed in the modification process, and when a pattern is formed with a liquid using an organic solvent, the pattern is made hydrophilic in the modification process. Processing is done.
  • the reforming process is performed on the processing target area including the outside of the outer edges on both sides in the pattern width direction.
  • an embodiment in which the modification treatment is a lyophobic treatment is preferable.
  • a light beam having a width of 1/10 or less of the dot diameter is irradiated.
  • an embodiment in which the irradiation diameter of one beam is 1/10 or less of the dot diameter is preferable.
  • the light beam is irradiated with a resolution exceeding the resolution of the dot arrangement.
  • the “dot resolution” in this aspect is represented by the number of dots per unit area (length) of the pattern formation surface.
  • the “ray resolution” may be the number of irradiations (spots) per unit area of the pattern forming surface, or in a mode in which the pattern forming surface is scanned in a predetermined direction by the light rays, the per unit length of the pattern forming surface. The number of scans may be used.
  • the light beam is irradiated with a resolution of 10 times or more the resolution of the dot arrangement.
  • the irradiation pitch of the light beam be less than the light diameter (irradiation diameter) of the light beam.
  • a pattern forming apparatus corresponds to a pattern formed on a pattern forming surface of a substrate, and includes at least a region on the pattern forming surface in which a pattern is formed.
  • a modification processing means for irradiating a processing target region including outer edges on both sides in the width direction with a light beam having a width less than the diameter of the dots constituting the pattern to perform the modification processing on the processing target region;
  • An inkjet head that ejects and arranges droplets of a functional liquid on an area where a pattern including a process target area that has been subjected to the modification process is formed.
  • the substrate is a substrate.
  • the pattern forming apparatus further includes a relative conveyance unit that relatively conveys the inkjet head and the substrate.
  • the pattern forming apparatus further includes a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the substrate at least any of during the reforming process, during the droplet placement, and after the droplet placement.
  • the pattern forming apparatus further includes auxiliary light irradiation means for irradiating the arranged droplets with auxiliary light.
  • the substrate is an intermediate transfer member
  • the pattern forming apparatus further includes a transfer unit that transfers the pattern formed on the intermediate transfer member to the substrate.
  • the pattern forming apparatus further includes a temperature adjusting means for adjusting the temperature of the substrate at least during or after the transfer.
  • the pattern forming apparatus further includes auxiliary light irradiation means for irradiating auxiliary light to the transferred pattern.
  • the pattern forming apparatus includes a detection unit that detects distortion of the substrate, and a correction data generation unit that generates correction data of the irradiation data of the light rays and the arrangement data of the droplets based on the detected distortion of the substrate.
  • the modification processing means irradiates the processing target region with light based on the correction data, and the inkjet head applies the processing target region to which the modification processing has been performed based on the correction data.
  • liquid droplets are ejected and arranged.
  • the modification processing means includes a reaction gas supply means for supplying a reaction gas to a region irradiated with light.
  • the modification processing means irradiates light with the inside of the pattern as a modification processing region.
  • the modification processing means irradiates each of the outer edges on both sides in the width direction of the pattern with a light beam having an irradiation width of 1/2 or less of the entire width of the pattern.
  • the modification processing means performs a modification process on the processing target area including the outside of the outer edges on both sides in the width direction of the pattern.
  • the modification treatment means irradiates a light beam having a width of 1/10 or less of a dot diameter.
  • the modification processing means irradiates light with a resolution exceeding the resolution of dot arrangement.
  • the modification processing means irradiates the light beam with a resolution of 10 times or more of the dot arrangement resolution.
  • the dot is positioned at the predetermined position. Therefore, dot displacement is prevented and dot coalescence caused by dot displacement is prevented.
  • the dot fixing position is adjusted in the order of the light beam width, so that the pattern quality (drawing quality) is improved.
  • jaggy generated at the edge portion of the pattern both ends in the width direction of the pattern
  • the jaggy is not easily recognized and the quality of the edge portion of the pattern is improved.
  • the pattern shift can be corrected on demand, and the quality of drawing is improved.
  • Explanatory drawing which shows typically the state after the droplet ejection in the vicinity of the bending part of the wiring pattern shown in FIG.
  • Illustration of dot shape change after droplet ejection Illustration of dot shape change after droplet ejection
  • Explanatory drawing which shows the final state of the bent part vicinity of the wiring pattern shown in FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a schematic configuration of a pattern forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • the block diagram which shows schematic structure of the modification
  • the figure explaining the nozzle arrangement of the inkjet head applied to the pattern formation part shown in FIG. The figure explaining the nozzle arrangement of the inkjet head applied to the pattern formation part shown in FIG.
  • Sectional drawing which shows the three-dimensional structure of the inkjet head shown in FIG. Overall configuration diagram showing another configuration example of the pattern forming unit shown in FIG. Plane perspective view showing the configuration of the line type head shown in FIG. The figure explaining the nozzle arrangement of the line type head shown in FIG.
  • the block diagram which shows the structure of the control system of the pattern formation apparatus shown in FIG. Explanatory drawing of the pattern formation method which concerns on application embodiment of 1st Embodiment of this invention
  • the perspective view which shows schematic structure of the pattern formation apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • the side view which looked at the pattern formation apparatus shown in FIG. 20 from the side surface side of a conveyance drum
  • the block diagram which shows the structure of the control system of the pattern formation apparatus shown in FIG.
  • a pattern forming method includes an electric wiring pattern on a pattern forming surface of a substrate (substrate) such as a glass substrate, a silicon substrate (silicon wafer), a silicone resin substrate, a film substrate, or an insulated metal plate. And a fine pattern such as a mask pattern (resist pattern).
  • the pattern formation method includes a modification treatment step for modifying a modification treatment region corresponding to a region where a wiring pattern is formed, and a metal particle dispersion liquid in which metal particles are dispersed in a solvent.
  • a droplet ejection step in which droplets of a functional liquid such as a resin particle dispersion in which resin particles are dispersed in a solvent (hereinafter sometimes simply referred to as “liquid”) are placed on the substrate after the modification treatment. (Pattern formation process).
  • a functional liquid such as a resin particle dispersion in which resin particles are dispersed in a solvent
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a reforming process in the pattern forming method according to the present embodiment.
  • the reforming process shown in FIG. 1 is performed by the reforming energy application unit 14 on the region where the linear fine pattern 12 (illustrated by a two-dot chain line) is formed on the pattern forming surface 10A of the substrate 10.
  • This is a step of applying a reforming process by applying energy (illustrated by a white arrow line).
  • the substrate 10 is a glass substrate, a silicon substrate (silicon wafer), a film substrate, a silicone resin substrate, an insulated metal plate, or the like.
  • the glass substrate material include quartz and lead-free glass for LCD.
  • a glass epoxy resin substrate in which glass and an epoxy resin are mixed is also applicable.
  • examples of the material for the film substrate include polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), and polyethersulfone (PES).
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • PC polycarbonate
  • PES polyethersulfone
  • the film substrate may include a barrier layer or a conductive layer.
  • Examples of the material of the insulated metal plate include an alumina substrate in which the surface of aluminum is oxidized.
  • Laser light is applied as the modification energy in the modification treatment step shown in the present embodiment.
  • the wavelength is in the ultraviolet region such as 300 nm, 365 nm, 405 nm or the visible light region
  • the output is 10 to several hundred mJ / cm 2
  • the light diameter (spot diameter) of the laser beam is 1 to 2 ⁇ m. is there.
  • laser light in the infrared region as well as the ultraviolet region and visible light region.
  • Various media such as a semiconductor laser, a solid-state laser, a liquid laser, and a gas laser can be applied.
  • the reforming energy applying unit 14 to which a laser beam is applied as the reforming energy irradiates the substrate with a laser light source unit (oscillator) that generates laser light and a laser beam that is narrowed down to a predetermined light diameter by an optical system. And an exposure head.
  • the laser light source may be built in the exposure head or installed outside the exposure head.
  • modification treatment examples include lyophilic treatment and lyophobic treatment.
  • lyophilic treatment By switching the reaction gas used for the reforming process, the lyophilic process and the lyophobic process can be selectively switched.
  • the substrate 10 to be modified is placed in an atmosphere supplied with a reaction gas containing oxygen or a reaction gas containing nitrogen from the reaction gas (atmosphere gas) supply unit 16, and a laser beam is applied to the substrate 10 under the reaction gas atmosphere.
  • a reaction gas containing oxygen or a reaction gas containing nitrogen from the reaction gas (atmosphere gas) supply unit 16 is supplied with a laser beam to the substrate 10 under the reaction gas atmosphere.
  • the irradiated region irradiated with the laser beam is modified to have higher lyophilicity than the non-irradiated region not irradiated with the laser beam.
  • the irradiated region irradiated with the laser beam is modified so as to have higher liquid repellency than the non-irradiated region not irradiated with the laser beam. Is done.
  • the “state having high lyophilicity” means a state in which the contact angle of the liquid droplet with respect to the substrate 10 is relatively small, and the “state having high liquid repellency” means that the liquid droplet has contact with the substrate 10. The corner is relatively large.
  • a specific example of “a state having high lyophilicity” includes a state in which the contact angle of the droplet with respect to the substrate 10 is 45 ° or less. Further, as a specific example of “a state having high liquid repellency”, a state in which the contact angle of the droplet with respect to the substrate 10 is 80 ° or more can be cited.
  • FIG. 1 shows a mode in which a laser beam is irradiated while the substrate 10 held on the stage 18 is moved in a predetermined movement direction (the movement direction is indicated by an arrow line).
  • the substrate 10 may be scanned in the same direction by a laser beam, or a plurality of spot light irradiation ports corresponding to the length (full width) of the substrate 10 in the same direction.
  • multi-exposure that simultaneously irradiates a laser beam may be applied.
  • one scanning width corresponds to the light diameter of the spot light.
  • FIG. 2 shows a state in which a modification process has been performed on a region where the fine pattern 12 is formed (inside the inner edge of a region where dots constituting the fine pattern are arranged, a region covered with a liquid (dot) described later) It is explanatory drawing which illustrated typically.
  • the shape of the fine pattern 12 is illustrated by a two-dot chain line.
  • the light diameter (exposure diameter) Db of the laser beam applied to the substrate 10 is 2 ⁇ m
  • the exposure pitch Pb of the laser beam is less than 2 ⁇ m.
  • the irradiation region of one beam of the laser beam indicated by reference numeral 20 is not adjacent to each other for the sake of illustration, but actually the adjacent regions overlap each other and the entire area inside the pattern 12 is overlapped.
  • a reforming process is applied to the above.
  • a laser beam having an exposure diameter (exposure width) of 2 ⁇ m per beam fills the region where the fine pattern 12 is formed without a gap. Irradiated like a sword.
  • the exposure diameter (exposure width) Db of the laser beam is sufficiently smaller than the dot diameter Dd (see FIG. 4) described later, and the exposure pitch Pb of the laser beam is smaller than the dot pitch Pd of the pattern (see FIG. 4). It is small enough (fine).
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of a droplet ejection process (pattern formation process) in the pattern formation method shown in the present embodiment.
  • droplets 24 are ejected from the inkjet head 22 onto the substrate 10 after the modification process, and dots 26 are formed by the droplets 24 that have landed on the pattern formation surface 10A of the substrate 10. This is a process.
  • the liquid applicable to this step has physical properties (viscosity, etc.) that can be ejected by an ink jet method.
  • examples thereof include particles of metal such as silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), and the like.
  • Examples thereof include wiring inks such as a metal particle dispersion in which particles of an alloy containing these metals are dispersed in a predetermined solvent, and a precursor solution containing the above metals. Electrical wiring having a fine width of 10 ⁇ m to several tens of ⁇ m is formed by such wiring ink.
  • mask pattern formation using a liquid (for example, resist ink) in which insulator particles such as resin particles are dispersed in a solvent, semiconductor, and organic EL Pattern formation using an electronic material ink in which a light emitting material or the like is dispersed in a solvent is also possible.
  • the pattern formation by the ink jet method can form a fine pattern which is maskless on demand.
  • FIG. 3 illustrates a mode in which pattern formation is performed while moving the substrate 10 in a predetermined movement direction (illustrated by an arrow line).
  • a predetermined movement direction illustrated by an arrow line.
  • substrate 10 in the same direction with the inkjet head 22 may be sufficient, and many lengths over the length (full width) in the same direction of the board
  • substrate 10 may be sufficient.
  • a pattern may be formed by providing a full-line head in which nozzles are arranged and simultaneously discharging droplets in the same direction.
  • FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a state in which dots 26 are formed in the region subjected to the reforming process.
  • the diameter Dd of the dot 26 shown in FIG. 4 is sufficiently larger than the exposure diameter Db of the laser beam, and the diameter Dd of the dot 26 shown in FIG. 4 is 10 times the exposure diameter Db of the laser beam.
  • the inter-dot pitch Pd is 10 times the exposure pitch Pb of the laser beam. In other words, the dot resolution is 1/10 that of the reforming process.
  • FIG. 4 a mode in which the dots 26 are arranged so that a part of the adjacent dots 26 slightly overlap is illustrated. However, the dots 26 are arranged so that there are more overlapping portions of the adjacent dots 26. May be.
  • the deviation of the landing position of the dots 26 depends on the order of the resolution of the reforming process. It is corrected.
  • the accuracy of the fixing position of the dot 26 is in the order of the resolution of the reforming process, which is sufficiently higher than when the reforming process is not performed, and the occurrence of jaggies and bulges due to the positional deviation of the dot 26 is suppressed. .
  • the dot fixing property bonding performance between the substrate 10 and the dot 26
  • the dots are fixed according to the resolution of the reforming process, and temporarily jaggy. Even if this occurs, the jaggy is small enough to be difficult to see.
  • FIG. 4 exemplifies a mode in which the dot resolution is set to about 1/10 of the resolution of the reforming process, but the dot resolution is set to be lower than 1/10 times the resolution of the reforming process. It is preferable to relatively increase the resolution.
  • FIG. 5 is a plan view showing a pattern forming surface of a printed wiring board on which a wiring pattern is formed by applying the pattern forming method shown in the present embodiment.
  • the printed wiring board 10 shown in FIG. 5 has a plurality of electric wiring patterns 12 connected to a plurality of electrodes (pads) 30 formed in the edge portion 10B.
  • the plurality of electrodes 30 correspond to a card edge connector attached to the edge portion 10B, and the arrangement pitch is 10 ⁇ m to several tens of ⁇ m.
  • the width and arrangement pitch of the wiring pattern 12 are also 10 ⁇ m to several tens of ⁇ m.
  • the bent portion 32 of the wiring pattern 12 shown in FIG. 5 is a portion where defects such as pattern breakage are likely to occur if jaggies or bulges occur due to misalignment of the dot fixing position during pattern formation. .
  • the occurrence of jaggies and bulges is suppressed, and the occurrence of defects in the pattern 12 in the bent portion 32 of the wiring pattern 12 is prevented.
  • FIG. 6 schematically shows a state where the modified portion is applied to the bent portion 32 of the wiring pattern 12 shown in FIG.
  • the substrate 10 (see FIG. 5) is a PET film substrate having a thickness of 0.1 mm, and the modification energy is a laser beam having an output of 100 mJ / cm 2 , a wavelength of 405 nm, and a beam diameter Db of 2 ⁇ m. .
  • a gas containing oxygen (or even the atmosphere) is applied as a reactive gas, and the region to be treated after the reforming treatment (the region where the dots 26 (see FIG. 4) are arranged) has lyophilicity.
  • FIG. 7 is an explanatory view schematically showing a state in which droplets of silver ink (or copper ink) are arranged on the substrate 10 after the modification process (lyophilic process).
  • 8A and 8B are explanatory views (cross-sectional views) schematically showing a state change of the droplet (dot) 26 after landing.
  • the droplet (dot) 26 immediately after landing has a hemispherical shape, but spreads radially from the center as time passes, and the diameter increases and the height decreases.
  • the diameter of the dot 26 at the time of landing is 30 ⁇ m, and the diameter of the dot that has spread and is stable is 50 ⁇ m.
  • the dots 26 are attracted by the surface tension of each other and integrated as shown in FIG.
  • the dots 26 follow the pattern (exposure pattern) subjected to the modification process, so that the dots 26 forming the wiring pattern 12 are subjected to the modification process. It fits in the lyophilic region and does not protrude into the non-modified region.
  • the shape at the edge of the drawing pattern is stable and jaggy-less, and higher drawing quality can be obtained.
  • the content of the reforming process can be selected by appropriately selecting the reaction gas introduced into the reforming process atmosphere, and it is possible to deal with substrates of various materials and liquids having various physical properties. . Furthermore, since the bonding force between the dots (patterns) and the substrate is improved, it is possible to fix the droplets on a smooth surface with high accuracy, and the formed pattern is difficult to peel off even if the substrate is bent. Durability is improved.
  • Examples of a product manufactured by applying the pattern forming method shown in this embodiment include a printed wiring board, a flexible wiring board, a flexible organic EL display (organic EL display panel), electronic paper, and a solar battery panel.
  • the TFT pitch is about 10 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m to 200 ⁇ m ⁇ 200 ⁇ m
  • the minimum line width of the gate line and the source line is 40 ⁇ m
  • the space is 20 ⁇ m
  • the minimum line width of the source electrode is 20 ⁇ m
  • the channel It is possible to produce a TFT array having a width of 5 ⁇ m.
  • the pattern forming method shown in the present embodiment is also applicable to these electric wiring patterns, semiconductor layers for forming elements, and other mask patterns. Note that the pattern formation method described in this embodiment can be applied to a part of the process for manufacturing the manufactured product, and can be used in combination with processes related to other methods.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the pattern forming apparatus 100 according to the embodiment of the present invention.
  • a pattern forming apparatus 100 shown in FIG. 10 forms a fine pattern on a strain detection unit 110 that detects strain of the substrate 102, a modification processing unit 120 that performs a modification process on the substrate 102, and a substrate 102 that has undergone the modification process.
  • the strain detection unit 110 includes a transport mechanism 112 that supports the substrate 102 and a sensor 114 that detects strain of the substrate 102.
  • the transport mechanism 112 moves the substrate 102 in a predetermined direction while holding the substrate 102 in a predetermined posture in the detection region of the sensor 114.
  • the transport mechanism 112 may be configured to transport the substrate 102 in one direction, or may transport the substrate 102 in two orthogonal directions (for example, XY directions).
  • an optical detection system including a light source such as a semiconductor laser or an LED and an image sensor such as a CCD is applied. That is, the sensor 114 captures an alignment mark (not shown in FIG. 10, not shown in FIG. 20 and indicated by reference numeral 303) provided in advance on the substrate 102, and the image signal is transmitted to the control system (details in FIG. 18). (Shown).
  • correction data for modification processing corresponding to the correction data for the pattern is generated. That is, the correction corresponding to the distortion of the substrate 102 before pattern formation is executed on demand.
  • substrate distortion includes not only distortion of the substrate 102 itself but also distortion of drawing.
  • Examples of the distortion of the substrate 102 itself include a case where the substrate 102 is shifted in a vertical direction or a horizontal direction from a predetermined position, a case where it is shifted in a height direction, or a case where it is rotating.
  • the drawing distortion includes a case where the drawing shape is enlarged, a case where the drawing shape is reduced, and a case where the drawing shape is distorted.
  • the sensor 114 is moved in a two-dimensional manner to detect the distortion of the fixed substrate, or the substrate 102 (the transport mechanism 112) and the sensor 114 are relatively moved to detect the distortion of the substrate.
  • the form to do is also possible.
  • the function of the distortion detection unit 110 described above can also be configured as a distortion detection step in the pattern forming method described above. That is, in the pattern forming method described above, a distortion detection process for detecting distortion of the substrate 10, correction data for modification processing corresponding to the distortion of the substrate 10 detected by the distortion detection process, and correction data for pattern formation are generated. A correction data generation step, and the modification processing step and the pattern formation step may be executed based on the correction data.
  • the modification processing unit 120 includes a chamber 122 filled with a predetermined reaction gas, a transport mechanism 124 that holds the substrate 102 in the chamber 122 and moves the substrate 102 in a predetermined movement direction, and a laser beam for a predetermined region of the substrate 102. And an exposure head 126 for irradiating the light.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of the exposure head 126.
  • An exposure head 126 shown in FIG. 11 includes a laser oscillator 126A, a shutter mechanism 126B, a collimating lens 126C, a lens system 126D that adjusts the luminous flux of the laser light, and a tip optical system that irradiates a laser beam having a necessary spot diameter on the exposure target surface.
  • (Mirror, lens, etc.) 126E is provided, and is configured to irradiate the substrate with spot light having a predetermined exposure diameter.
  • the exposure head 126 scans the substrate 102 in a direction orthogonal to the moving direction of the substrate 102, and executes a modification process on a region that can be modified by a single scan in the same direction.
  • the substrate 102 is moved by a predetermined amount, the modification process is executed for the next region, and the modification process is performed on the entire surface of the substrate 102 by repeating this operation.
  • the serial method is applied.
  • a form in which the substrate 102 is scanned by the laser beam itself using a scanning optical system is also possible.
  • a configuration in which a large number of spot light ends are arranged over the entire width of the substrate 102 and the laser beam is simultaneously irradiated over the entire width of the substrate 102 while moving the substrate 102 is also possible.
  • the pattern forming unit 130 shown in FIG. 10 includes a transport mechanism 132 that moves the substrate 102 in a predetermined direction while holding the substrate 102, and an inkjet head 134.
  • the substrate 102 on which a predetermined pattern is formed by arranging droplets ejected from the inkjet head 134 is discharged from a substrate discharge portion (not shown).
  • a delivery unit 140 that delivers the substrate 102 between the strain detection unit 110 and the modification processing unit 120, and between the modification processing unit 120 and the pattern formation unit 130. And a delivery unit 142 for delivering the substrate 102.
  • FIG. 12 is a configuration diagram showing an aspect of the pattern forming unit 130. A serial method is applied to the pattern forming unit 130 shown in FIG.
  • the pattern forming unit 130 moves the carriage 150 on which the inkjet head 134 is mounted along the main scanning direction M, and the transport that moves the stage 156 supporting the substrate 102 along the sub-scanning direction S. And a mechanism 132.
  • a ball screw 154 is applied as a feed mechanism of the carriage 150, and a guide member 158 is applied as a support member of the carriage 150.
  • a ball screw 160 is applied to the transport mechanism 132 as a feed mechanism for the stage 156.
  • a linear actuator such as a linear slider may be applied, or an xy table may be applied.
  • FIG. 13A is a plan view of the nozzle surface of the inkjet head 134 showing the nozzle arrangement of the inkjet head 134.
  • the inkjet head 134 has a structure in which a plurality of nozzles 170 are arranged in a line at an arrangement pitch Pn in the sub-scanning direction (vertical direction in FIG. 13A).
  • the plurality of nozzles 170 may be arranged in a staggered manner as shown in FIG. 13B, or the plurality of nozzles 170 may be arranged in a matrix. (See FIG. 17).
  • the substantial arrangement pitch Pn ′ of the nozzles 170 in the staggered arrangement shown in FIG. 13B is 1 ⁇ 2 of the arrangement pitch Pn of the nozzles 170 shown in FIG. 13A.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a three-dimensional configuration of one channel of droplet discharge elements (ink chamber units corresponding to one nozzle 170) serving as a recording element unit constituting the inkjet head 134.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a three-dimensional configuration of one channel of droplet discharge elements (ink chamber units corresponding to one nozzle 170) serving as a recording element unit constituting the inkjet head 134.
  • the inkjet head 134 of the present embodiment includes a nozzle plate 172 in which nozzles 170 are formed, and a flow path plate 178 in which flow paths such as a pressure chamber 174 and a common flow path 176 are formed. It consists of a laminated structure.
  • the nozzle plate 172 forms a nozzle surface 172A of the inkjet head 134, and a plurality of nozzles 170 communicating with the pressure chambers 174 are formed in a line along the sub-scanning direction (see FIG. 13A).
  • the flow path plate 178 constitutes a side wall portion of the pressure chamber 174 and a flow in which a supply port 180 is formed as a constricted portion (most narrowed portion) of an individual supply path that guides ink from the common flow channel 176 to the pressure chamber 174. It is a path forming member.
  • the flow path plate 178 may have a structure including a single substrate or a structure in which a plurality of substrates are stacked. You may have.
  • Each of the nozzle plate 172 and the flow path plate 178 can be processed into a required shape by a semiconductor manufacturing process using silicon as a material.
  • the common channel 176 communicates with an ink tank (not shown) as an ink supply source, and the ink supplied from the ink tank is supplied to each pressure chamber 174 via the common channel 176.
  • a piezo actuator (piezoelectric element) 190 is joined to a diaphragm 182 constituting a part of the pressure chamber 174 (the top surface in FIG. 14).
  • the piezoelectric actuator 190 includes an upper electrode (individual electrode) 184 and a lower electrode 186, and has a structure in which a piezoelectric body 188 is sandwiched between the upper electrode 184 and the lower electrode 186.
  • the diaphragm 182 When the diaphragm 182 is formed of a metal thin film or a metal oxide film, the diaphragm 182 functions as a common electrode corresponding to the lower electrode 186 of the piezo actuator 190.
  • a lower electrode layer made of a conductive material such as metal is formed on the surface of the diaphragm member.
  • the piezo actuator 190 When a driving voltage is applied to the upper electrode 184, the piezo actuator 190 is deformed to change the volume of the pressure chamber 174, and ink is ejected from the nozzles 170 due to the pressure change accompanying this.
  • thermal system as a discharge system of the inkjet head 134 shown to this embodiment.
  • a thermal method when a drive signal is applied to a heater provided in the liquid chamber, the liquid in the liquid chamber is heated and the film boiling phenomenon of the liquid in the liquid chamber is used. Then, a predetermined amount of liquid droplets is discharged from the nozzle.
  • FIG. 15 is a block diagram showing another aspect of the pattern forming unit 130 shown in FIG.
  • the pattern forming unit 130 ′ shown in FIG. 15 includes a full line type ink jet head 134 ′ instead of the serial type ink jet head 134.
  • the full-line type inkjet head 134 ′ has a structure in which nozzles 170 (see FIG. 17) are arranged over a length corresponding to the entire length of the substrate 102 in the main scanning direction M. By relatively moving the inkjet head 134 ′ and the substrate 102 only once in the sub-scanning direction S, drawing can be performed over the entire area of the substrate 102.
  • FIG. 16 is a perspective plan view (a view of the substrate 102 viewed from the inkjet head 134 ′) showing a configuration example of the full-line inkjet head 134 ′
  • FIG. 17 is a nozzle arrangement of the inkjet head 134 ′ shown in FIG. FIG.
  • An inkjet head 134 ′ shown in FIG. 16 constitutes a multi-head by connecting n head modules 134A-i (i is an integer from 1 to n) in a line along the longitudinal direction of the inkjet head 134 ′. .
  • Each head module 134A-i is supported by head covers 134B and 134C from both sides of the inkjet head 134 'in the short direction. It is also possible to configure a multi-head by arranging the head modules 134A in a staggered manner.
  • the fine pattern 12 (see FIG. 4) can be formed over the entire surface of the substrate 10 by a so-called single pass method in which a pattern is formed by scanning the recording medium only once relatively by the inkjet head 134 ′ having such a structure.
  • the head module 134A-i constituting the inkjet head 134 ' has a substantially parallelogram-shaped planar shape, and an overlap portion is provided between adjacent sub-heads.
  • the overlap portion is a connecting portion of the sub heads, and is formed by nozzles in which adjacent dots belong to different sub heads in the arrangement direction of the head modules 134A-i.
  • each head module 134A-i has a structure in which the nozzles 170 are two-dimensionally arranged, and the head including the head module 134A-i is a so-called matrix head. .
  • the head module 134A-i illustrated in FIG. 17 includes a row direction W that forms an angle ⁇ with respect to the sub-scanning direction Y (a direction indicated by a symbol S in FIG. 15) and a main scanning direction X (a symbol in FIG. 15).
  • the direction indicated by M with a structure in which a large number of nozzles 170 are arranged along a row direction V that forms an angle ⁇ , and a substantial nozzle arrangement in the main scanning direction X is densified. Yes.
  • the nozzle group (nozzle row) arranged along the row direction V is illustrated with reference numeral 170A
  • the nozzle group (nozzle column) arranged along the column direction W is denoted with reference numeral 170B. Is shown.
  • the matrix arrangement of the nozzles 170 there is a configuration in which a plurality of nozzles 170 are arranged along the row direction along the main scanning direction X and the column direction oblique to the main scanning direction X.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system of the pattern forming apparatus 100.
  • the pattern forming apparatus 100 includes a communication interface 200, a system control unit 202, a conveyance control unit 204, an image processing unit 206, an inkjet (IJ) head driving unit 208, an exposure head driving unit 209, an image memory 210, and a ROM 212.
  • IJ inkjet
  • the communication interface 200 is an interface unit that receives image data sent from the host computer 214.
  • the communication interface 200 may be a serial interface such as USB (Universal Serial Bus) or a parallel interface such as Centronics.
  • the communication interface 200 may include a buffer memory (not shown) for speeding up communication.
  • the system control unit 202 includes a central processing unit (CPU) and its peripheral circuits, and functions as a control device that controls the entire pattern forming apparatus 100 according to a predetermined program, and also functions as an arithmetic device that performs various calculations. Further, it functions as a memory controller for the image memory 210 and the ROM 212.
  • CPU central processing unit
  • the system control unit 202 controls each unit such as the communication interface 200 and the conveyance control unit 204, performs communication control with the host computer 214, read / write control of the image memory 210 and the ROM 212, and the like. A control signal to be controlled is generated.
  • Image data sent from the host computer 214 is taken into the pattern forming apparatus 100 via the communication interface 200 and subjected to predetermined image processing by the image processing unit 206.
  • the image processing unit 206 has a signal (image) processing function for performing processing such as various processes and corrections for generating a drawing control signal from the image data.
  • the generated drawing data is transferred to the inkjet head driving unit 208, and It is a control unit that supplies the exposure head drive unit 209.
  • Necessary signal processing is performed in the image processing unit 206, and the ejection droplet amount (arranged droplet amount) and ejection timing of the inkjet head 134 are controlled via the inkjet head driving unit 208 based on the image data. .
  • the inkjet head drive unit 208 shown in FIG. 18 may include a feedback control system for keeping the drive conditions of the inkjet head 134 constant.
  • the exposure head drive unit 209 generates a control signal for reforming processing (modification processing data) based on the drawing control signal generated by the image processing unit 206. Based on the modification processing data, the laser light irradiation conditions, the scanning conditions by the exposure head 126, and the like are determined.
  • the conveyance control unit 204 controls the conveyance timing and conveyance speed of the substrate 102 (see FIG. 10) based on the drawing control signal generated by the image processing unit 206.
  • the transport control unit 204 has a function as a driver of the motor.
  • An image memory (primary storage memory) 210 functions as a primary storage unit that temporarily stores image data input via the communication interface 200, a development area for various programs stored in the ROM 212, and a calculation work area for the CPU. (For example, a work area of the image processing unit 206).
  • the image memory 210 is a volatile memory (RAM) that can be read and written sequentially.
  • the ROM 212 is a storage unit that stores a program executed by the CPU of the system control unit 202, various data necessary for controlling each unit of the apparatus, control parameters, and the like.
  • the ROM 212 reads and writes data through the system control unit 202.
  • the ROM 212 is not limited to a memory made of a semiconductor element, and a magnetic medium such as a hard disk may be used.
  • a magnetic medium such as a hard disk
  • an external interface connected to the system control unit 202 may be provided, and a storage medium that is detachable from the external interface may be used as the ROM 212.
  • the pattern forming apparatus 100 shown in this embodiment includes a user interface 220.
  • the user interface 220 includes an input device 222 for an operator (user) to make various inputs, and a display unit (display) 224.
  • the input device 222 may employ various forms such as a keyboard, a mouse, a touch panel, and buttons. By operating the input device 222, the operator can perform input of printing conditions, selection of image quality mode, input / editing of attached information, information search, and the like. Further, the operator can confirm various information such as input contents and search results through the display on the display unit 224.
  • the display unit 224 also functions as a means for displaying warnings such as error messages. Note that the display unit 224 in FIG. 18 can be applied to a display as a notification unit that notifies abnormality.
  • the parameter storage unit 230 is a storage unit that stores various control parameters necessary for the operation of the pattern forming apparatus 100.
  • the system control unit 202 appropriately reads out parameters necessary for control from the parameter storage unit 230 and updates (rewrites) various parameters stored in the parameter storage unit 230 as necessary.
  • the program storage unit 232 is a storage unit that stores a control program for operating the pattern forming apparatus 100.
  • the atmosphere gas adjustment unit 234 adjusts the environment in the chamber 122 such as the concentration (filling amount) of the reaction gas filled in the chamber 122 shown in FIG. 10 in accordance with a command signal from the system control unit 202. It is a block.
  • the atmospheric gas adjustment unit 234 controls the discharge and filling of the reaction gases.
  • the alignment position detection unit 236 is a block that generates distortion information (and drawing distortion information) of the substrate 102 (see FIG. 10) based on a detection signal obtained from the distortion detection unit 110 (sensor 114).
  • the distortion information of the substrate 102 is sent from the alignment position detection unit 236 to the image processing unit 206 via the system control unit 202.
  • the image processing unit 206 generates correction data for exposure (for modification processing) and correction data for drawing based on the distortion information of the substrate 102.
  • the rotation amount is calculated, pattern correction data is generated on demand so as to cancel the rotation, and the pattern The correction data for exposure corresponding to the correction data is generated on demand.
  • Correction data here refers to shift processing (surface direction displacement correction) and offset processing (thickness direction displacement) for exposure data and drawing dot data (position information of dots constituting the pattern). Correction), rotation processing, and enlargement processing, reduction processing, trapezoid correction processing (processing for correcting a trapezoidally distorted pattern into a rectangular shape).
  • the modification processing unit 120 and the pattern forming unit 130 have a common feedback loop, and exposure correction and drawing are performed based on strain information of the same (common) substrate 102 obtained from the strain detection unit 110. It is configured to perform correction.
  • the modification process is performed by making the resolution of the modification process, which is the exposure resolution of the laser beam, sufficiently higher than the dot resolution of the pattern formation (drawing). Improves accuracy. This improves the accuracy of the fixed positions of the dots forming the pattern, thereby preventing the occurrence of jaggies and bulges. Furthermore, the bonding force between the substrate and the pattern is improved, and even if the substrate is bent, the pattern is difficult to peel off, and the durability of the pattern is improved.
  • the resolution of the modification process which is the exposure resolution of the laser beam
  • the correction data for the modification process and the correction data for the pattern formation are generated on demand based on the substrate 102 obtained from the distortion detection unit 110 and the distortion information of the drawing, the optimum corresponding to the individual difference for each substrate Reforming process and pattern formation are realized.
  • the reforming process is performed according to the type of substrate and the type of liquid, and conditions suitable for various types of substrates and liquids. Then, pattern formation is executed.
  • the present invention can also be applied to graphic printing on a sheet-like medium such as paper or resin. That is, the pattern forming method and apparatus according to the present invention can also be applied to an image forming apparatus that forms a desired image after modifying the surface of a graphic print medium.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram of the reforming process applied to the pattern forming method according to the present embodiment.
  • a laser beam is irradiated to the outside of the outer edge portion 12A of the fine pattern 12 (the laser beam irradiated portion is indicated by reference numeral 20 ') and modified. Dots 26 are formed inside the processed area.
  • the outer side of the outer edge portion 12A of the pattern 12 is subjected to a water repellent treatment, and when the pattern 12 is formed with a liquid using an organic solvent.
  • the hydrophilic treatment is performed on the outer side of the outer edge portion 12A of the pattern 12.
  • the edge of the negative pattern with respect to the fine pattern 12 formed on the substrate 10 is used as a modification process region, and the modification process is performed so that the outer edge 12A of the pattern 12 is trimmed.
  • the modified region (the portion irradiated with the laser beam indicated by reference numeral 20 ') becomes a barrier, The dots 26 are attracted to the portion surrounded on both sides in the reformed region.
  • the modification process is not performed on the entire surface of the non-formation region of the fine pattern 12 but the modification process is performed only in the vicinity of the outer side of the outer edge portion 12A of the fine pattern 12 so that the modification process is performed. Time is shortened. Furthermore, since the reforming process is performed at a resolution sufficiently higher than the dot resolution, the fixing position of the dot 26 is stabilized and the accuracy of the fixing position is improved.
  • FIG. 19 shows a region having a width of the laser beam spot diameter Db (see FIG. 4) as an example of the vicinity of the outside of the outer edge portion 12A of the fine pattern 12.
  • the pattern 12 is formed with a liquid using water as a solvent
  • the outer edge portion 12A of the pattern 12 is subjected to water repellent treatment
  • the inner side of the inner edge of the pattern 12 is subjected to hydrophilic treatment, whereby the pattern 12 is obtained.
  • the dots 26 are attracted to the inner side including the inner edge portion, and the dots 26 are prevented from protruding beyond the outer edge portion 12A of the pattern and being fixed.
  • a method and apparatus for drawing a pattern such as a wiring pattern or a mask pattern on a substrate is exemplified.
  • the present invention is not limited to graphic printing for forming an image on a recording medium such as paper, an organic EL panel, or the like.
  • the present invention can be applied to the production of a thin panel, and the same effect can be obtained.
  • FIG. 20 is a perspective view showing a schematic configuration of a pattern forming apparatus 300 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a side view of the pattern forming apparatus 300 shown in FIG. FIG.
  • the pattern forming apparatus 300 includes an exposure head 326 that performs a modification process on the outer peripheral surface of the transfer drum 301 (substrate), and wiring ink or the like on the outer peripheral surface of the transfer drum 301 that has been subjected to the modification process.
  • An inkjet head 334 that discharges and arranges droplets of a liquid such as resin ink (a liquid containing a functional material), a sensor 314 that detects distortion of the substrate 302, and a conveyance mechanism that conveys the substrate 302 (in FIG. 21).
  • the reference numeral 324 is attached).
  • the pattern forming apparatus 300 shown in the present embodiment is a so-called intermediate transfer type, and a pattern formed on the outer peripheral surface of the transfer drum 301 (a pattern that is a mirror image of the pattern formed on the substrate 302) is transferred to the substrate 302. It is configured to be.
  • the distortion of the substrate 302 is detected by the sensor 314, and the exposure data and the drawing data are corrected so as to cancel the detected distortion of the substrate 302.
  • Marks provided at the four corners of the substrate 302 denoted by reference numeral 303 in FIG. 20 are alignment marks 303 that serve as a reference for strain detection of the substrate 302.
  • the exposure head 326 is disposed at a predetermined distance from the outer peripheral surface of the transfer drum 301 so that the laser light emitting surface faces the outer peripheral surface of the transfer drum 301.
  • the inkjet head 334 is disposed on the downstream side of the exposure head 326 in the rotation direction of the transfer drum 301 so that the ink discharge surface faces the outer peripheral surface of the transfer drum 301.
  • the distances between the exposure head 326 and the inkjet head 334 and the outer peripheral surface of the transfer drum 301 are the same as those in the embodiment shown in FIG.
  • the inkjet head 334 is disposed at a position facing the uppermost portion of the transfer drum 301, and exposure is performed at a position 90 ° away from the inkjet head 334 in terms of the rotation angle of the transfer drum 301.
  • the manner in which the head 326 is disposed is illustrated.
  • the present invention is not limited to this arrangement, and it is sufficient that the inkjet head 334 is provided on the downstream side of the rotation direction of the transfer drum 301 of the exposure head 326 (counterclockwise direction illustrated by the arrow line).
  • the arrangement of 326 and the inkjet head 334 can be changed as appropriate.
  • a region surrounded by a two-dot chain line denoted by reference numeral 311 is a modification processing region irradiated with laser light from the exposure head 326.
  • Droplets are ejected from the inkjet head 334 and disposed in the reforming region 311.
  • the pattern formed by the droplets ejected from the inkjet head 334 is temporarily cured to such an extent that it does not move on the outer peripheral surface of the transfer drum 301, and is sent to the transfer unit 305 positioned at the bottom of the transfer drum 301. .
  • the substrate 302 is sent to the transfer unit 305 in synchronization with the pattern formed on the outer peripheral surface of the transfer drum 301. That is, in the transfer unit 305, the positions of the leading end of the pattern forming region of the substrate 302 and the leading end of the pattern forming region on the outer peripheral surface of the transfer drum 301 are aligned.
  • the substrate 302 is pressed against the outer peripheral surface of the transfer drum 301, and the pattern formed on the outer peripheral surface of the transfer drum 301 is transferred to the substrate 302.
  • the pattern transferred to the substrate 302 is shown by a broken line denoted by reference numeral 312.
  • the reforming process area that has passed through the transfer unit 305 is subjected to a cleaning process downstream of the transfer unit 305 in the rotation direction of the transfer drum 301.
  • the pattern is formed by droplets ejected from the inkjet head 334 and disposed in the modified region subjected to the cleaning process. Is formed.
  • the configuration of the pattern forming apparatus 300 such as the sensor 314, the exposure head 326, and the inkjet head 334, the exposure conditions (light diameter, exposure resolution) of the exposure head 326, and the droplets of the inkjet head 334.
  • the ejection conditions (dot diameter, dot resolution) and the like the same configuration and the same conditions as those of the pattern forming apparatus 100 shown in FIG.
  • FIG. 22 is a block diagram showing the configuration of the control system of the pattern forming apparatus 300 shown in FIGS.
  • a transfer drum control unit 205 and a transfer drum driving unit 217 are added to the block diagram shown in FIG.
  • the transfer drum control unit 205 generates a control signal for controlling the rotation and stop of the transfer drum 301 shown in FIG. 20, the rotational speed, and the like based on the command signal sent from the system control unit 202.
  • This control signal is sent to the transfer drum driving unit 217, and the operation of the motor for operating the transfer drum 301 included in the transfer drum driving unit 217 is controlled based on the control signal. That is, the transfer drum controller 205 has a function as a motor driver for operating the transfer drum 301.
  • the same pattern is formed on a plurality of substrates 302 (when the same pattern is formed on the outer peripheral surface of the transfer drum 301 a plurality of times)
  • at least the first transfer to the outer peripheral surface of the transfer drum 301 is performed.
  • the reforming process may be performed on the outer peripheral surface of the transfer drum 301.
  • a modification process for the outer peripheral surface of the transfer drum 301 may be appropriately performed.
  • the outer peripheral surface of the transfer drum 301 When the pattern formed on the substrate 302 (the outer peripheral surface of the transfer drum 301) is changed, after the recovery process is performed on the outer peripheral surface of the transfer drum 301, the outer periphery of the transfer drum 301 is changed based on the changed image data. Surface modification treatment is performed.
  • recovery process examples include physical processing such as replacement of the outer peripheral surface of the transfer drum 301, polishing of the outer peripheral surface of the transfer drum 301, and chemical processing or electrical processing of the outer peripheral surface of the transfer drum 301.
  • a treatment with a doctor blade, a treatment with corona discharge, or the like may be performed on the outer peripheral surface of the transfer drum 301. Note that there may be a case where a recovery process for the outer peripheral surface of the transfer drum 301 is not necessary.
  • the reforming process on the outer peripheral surface of the transfer drum 301 is performed on the outermost surface within 0.1 ⁇ m in the diameter direction of the transfer drum 301 from the outer peripheral surface of the transfer drum 301, so that the pattern joining force and the efficiency of the recovery process It is possible to achieve both.
  • the range in the thickness direction of this modification treatment can also be applied to a substrate in a form in which a pattern is directly formed on the surface of the substrate.
  • the reforming process is performed on the outer peripheral surface of the transfer drum 301 with a resolution sufficiently higher than the dot resolution. Droplets are placed on the part that has undergone the modification process, improving the accuracy of the modification process and improving the precision of the fixed positions of the dots that form the pattern, thereby preventing the occurrence of jaggies and bulges.
  • an effect similar to that of the direct drawing method can be obtained such that the bending strength and durability are improved by improving the bonding force between the substrate and the pattern.
  • FIG. 23 is a conceptual diagram of a droplet ejection process in the pattern forming method according to the third embodiment.
  • the same or similar parts as those described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 23 includes a temperature control process for controlling the temperature of the substrate 10 (pattern forming surface 10A).
  • FIG. 23 shows a mode in which the substrate 10 is heated by the heater 19 from the back surface of the substrate 10 (the surface opposite to the pattern forming surface 10A).
  • a form provided with a Peltier element or a form heated from the pattern forming surface 10A side of the substrate 10 is also possible.
  • an aspect including a fan for cooling the pattern forming surface 10A of the substrate 10 is also preferable.
  • the dots 26 it is also possible to change the shape (thickness, diameter) of the dots 26 by appropriately adjusting the temperature of the substrate 10. For example, if the dots 26 are placed in a high temperature state immediately after the droplets 24 (dots 26) have landed, the dots 26 are cured faster, so that wetting and spreading of the dots is suppressed, and dots 26 having a large thickness and a small diameter are formed. The On the other hand, when the droplets 24 (dots 26) are placed in a low temperature state, the curing of the dots 26 is delayed, so that the dots 26 are sufficiently wet and spread, and the dots 26 having a small thickness and a large diameter are formed. Since the relationship between the temperature of the dot 26 and the curing speed varies depending on the type of liquid, it is preferable to previously grasp and store the relationship between the temperature and the cured state of the dot for each liquid used.
  • FIG. 24 is an explanatory diagram showing an example in which the intermediate transfer method is applied to the pattern forming method according to the third embodiment.
  • a heater 319 is incorporated in a transport mechanism 324 that transports the substrate 302, and the substrate 302 after the pattern is transferred is configured to be heated.
  • the intermediate transfer method it is possible to control the viscosity of the droplets (dots 26) landed on the outer peripheral surface of the transfer drum 301 by controlling the temperature of the transfer drum 301 after the pattern is formed.
  • the dot 26 is placed in a high temperature state (for example, the glass transition point or more of the resin particles in the liquid containing the resin particles) until the dots 26 land on the outer peripheral surface of the transfer drum 301 and move to the transfer unit 305.
  • a high temperature state for example, the glass transition point or more of the resin particles in the liquid containing the resin particles
  • the temperature of the dot 26 is lowered (for example, below the glass transition point) to lower the viscosity of the dot 26.
  • the pattern can be easily transferred to the substrate 302.
  • This mode can be realized by incorporating a heater in the transfer drum 301 and appropriately controlling the heating amount of the heater while measuring the temperature of the outer peripheral surface of the transfer drum 301.
  • FIG. 25 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system of the pattern forming apparatus 100 ′ that realizes the pattern forming method shown in FIG.
  • a pattern forming apparatus 100 ′ shown in FIG. 25 further includes a heater control unit 238 for controlling on / off of the heater 19, the amount of heat released, etc. in the control system of the pattern forming apparatus 100 shown in FIG.
  • the pattern forming method and apparatus by heating the substrate 10 (302), curing of the droplets (dots 26) that have landed on the substrate 10 can be promoted, and a modification process can be performed. The effect can be improved. Further, the shape of the dot 26 can be controlled by appropriately adjusting the temperature of the substrate 10.
  • 26 is a configuration diagram showing a schematic configuration of the pattern forming unit 130 in the pattern forming apparatus 100 ′′ according to the fourth embodiment.
  • the pattern forming unit 130 shown in FIG. 26 irradiates the inkjet head 134 and auxiliary light to the carriage 150. Part 135 is mounted.
  • a liquid whose viscosity is increased by irradiation with auxiliary light is applied.
  • the auxiliary light irradiation unit 135 irradiates the droplets (dots 26) landed on the substrate 102 with auxiliary light to increase the viscosity of the dots 26.
  • auxiliary light light having a wavelength from the visible light region to the ultraviolet region can be applied.
  • an ultraviolet curable ink that is cured by ultraviolet irradiation is applied as the liquid ejected from the inkjet head 134, ultraviolet light is applied as auxiliary light.
  • the ultraviolet curable ink can control the cured state (shape) of the dots 26 by controlling the amount of ultraviolet irradiation.
  • the dots 26 when irradiated with low light UV from several mJ / cm 2 of about several tens mJ / cm 2, can be a dot 26 in a semi-cured state, the number of 100 mJ / cm 2 hundred mJ / cm 2 as high light intensity When the ultraviolet rays are irradiated, the dots 26 can be completely cured.
  • the “semi-cured state” is a state in which the dots are cured to such an extent that the dots are developed while the landing interference between adjacent dots is avoided (the dots can be sufficiently spread).
  • FIGS. 27A and 27B are plan perspective views showing an arrangement example of the inkjet head 134 and the auxiliary light irradiation unit 135.
  • FIG. 27A is an arrangement example in the case where liquid is ejected from the inkjet head 134 only when the carriage 150 moves in one direction (the direction indicated by the symbol M).
  • an auxiliary light irradiation unit 135 is arranged on the downstream side in the moving direction of the inkjet head 134, and the auxiliary light is irradiated to the droplet (dot 26) immediately after landing.
  • the curing of the dots 26 can be promoted by irradiating the auxiliary light from the auxiliary light irradiation unit 135 also when the inkjet head 134 is moved in the direction opposite to the direction indicated by the symbol M.
  • auxiliary light irradiation units 135A and 135B on both sides of the moving direction of the inkjet head 134.
  • auxiliary light irradiation unit 135A is irradiated
  • auxiliary light irradiation unit 135B is irradiated
  • FIG. 28 is an explanatory diagram of another configuration example of the pattern forming unit in the pattern forming apparatus 100 ′′ according to the fourth embodiment.
  • the pattern forming unit 130 ′ shown in FIG. 28 includes a full-line inkjet head 134 ′.
  • an auxiliary light irradiation unit 135 ′ is disposed on the downstream side of the inkjet head 134 ′ in the conveyance direction of the substrate 102 (the direction indicated by the reference numeral S).
  • a plurality of light sources are arranged along the main scanning direction so as to form an irradiation region extending over a length corresponding to the entire width of the substrate 102 in the main scanning direction. ing.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram of still another configuration example of the pattern forming apparatus according to the fourth embodiment.
  • an intermediate transfer method is applied, and an auxiliary light irradiation unit 335 is disposed on the downstream side in the rotation direction of the transfer drum 301 of the inkjet head 334.
  • auxiliary light irradiation unit 135 (135A, 135B, 135 ′, 335) (see FIGS. 27A, 27B, and 28) prevents the auxiliary light from being applied to the nozzles of the inkjet head 134 (134 ′, 334). (134 ', 334) and the auxiliary
  • FIG. 30 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system of the pattern forming apparatus 100 ′′ (300 ′′) according to the fourth embodiment.
  • the control system shown in FIG. 30 controls on / off of the auxiliary light irradiation unit 135 (135 ′, 335) and the amount of irradiation light in accordance with a command signal sent from the system control unit 202.
  • An auxiliary light irradiation control unit 240 is further included.
  • curing of the dots 26 is promoted by irradiating the droplets (dots 26) landed on the substrate 102 (or the outer peripheral surface of the transfer drum 301) with auxiliary light. can do.
  • the hardening state of the dot 26 can be controlled by adjusting the irradiation light amount of the auxiliary light.
  • the pattern forming method and the pattern forming apparatus according to the embodiment of the present invention have been described in detail.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements can be made without departing from the gist of the present invention. Or may be modified.

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Abstract

 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、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装置を提供する。パターン形成方法は、基板(10)のパターン形成面(10A)に形成されるパターン(12)に対応して、パターン形成面(10A)内のパターンが形成される領域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(26)の直径未満の幅を有する光線(20)を照射することにより、当該処理対象領域に改質処理を施す改質処理工程と、改質処理が施された処理対象領域を含む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の液滴を吐出して配置する液滴配置工程と、を備える。

Description

パターン形成方法及びパターン形成装置
 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の液滴をインクジェットヘッドから吐出して基板上に配置することにより、前記液体によって基板上にパターンを描画し、それを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を形成する。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31A及び31Bは、関連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31Aには、基板1のパターン形成面1Aに着弾した複数の液滴2が合一して一つの大きな液滴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31Bには、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31A及び31Bとも、本来形成されるべきパターンは符号4が付された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、インクジェット方式を用いて液滴を基板上に配置することにより、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向けて液滴が吐出されることにより、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し、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。特許文献2に開示された技術では、機能性材料の溶液を噴射する前に、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(直径10μm)よりも単独のドットのサイズ(直径15μm)が大きい旨を開示している。
特開2004-276591号公報 特開2005-081159号公報
鈴木幸栄、「フレキシブル電気泳動表示用全印刷有機TFTアレイ」、(日本)、ディスプレイ、テクノタイムズ社、2010年5月、第16巻、第5号、p.35-40
 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、フォトマスクと基板とのアライメント工程が必須である。更に、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、基板の表面エネルギーを変化させる処理を基板の変形等に対して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サイズが単独のドットのサイズ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。更に、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、本発明の一態様に係るパターン形成方法は、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、当該パターン形成面内の少なくともパターンが形成される領域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することにより、当該処理対象領域に改質処理を施す改質処理工程と、改質処理が施された処理対象領域を含む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の液滴を吐出して配置する液滴配置工程と、を備える。
 かかる態様によれば、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により、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その位置ずれに起因するドットの合一が防止される。
 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により、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、照射領域は非照射領域と比較して親液性が高くなる。
 好ましくは、基体は基板である。
 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工程を更に備える態様が好ましい。
 また好ましくは、改質処理工程中、液滴配置工程中、及び液滴配置工程の後、の少なくとも何れかに、基板の温度を調整する温度調整工程を更に備える。
 かかる態様によれば、改質処理工程中に基板の温度を調整することにより、改質処置を促進することができる。
 また、液滴配置工程中、又は液滴配置工程の後に基板の温度を調整することにより、機能性液体の液滴の形状(厚み、ドット径)を適宜調整することができる。
 また好ましくは、パターン形成方法は、液滴配置工程の後に、配置された液滴に対して補助光を照射する補助光照射工程を更に備える。
 かかる態様によれば、液滴配置工程により配置された機能性液体の液滴(ドット)の硬化を促進するとともに、該ドットの形状を制御することができる。
 かかる態様では、機能性液体として、補助光の照射により硬化を促進することができる液体が適用される。
 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により、機能性液体の液滴(ドット)の硬化状態を制御(調整)することができる。
 また好ましくは、基体は中間転写体であり、パターン形成方法は、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更に備える。
 かかる態様によれば、中間転写方式において、基板上に好ましい微細パターンを形成することができる。
 また好ましくは、パターン形成方法は、転写工程中、及び転写工程の後、の少なくともいずれかに、基板の温度を調整する温度調整工程を更に備える。
 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。
 また、液滴配置工程中に中間転写体の温度を調整する態様も好ましい。
 また好ましくは、パターン形成方法は、転写工程の後に、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更に備える。
 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。
 また好ましくは、パターン形成方法は、基板の歪みを検出する検出工程と、検出された基板の歪みに基づいて、光線の照射データ及び液滴の配置データの補正データを生成する補正データ生成工程と、を更に備え、改質処理工程において、補正データに基づいて、当該処理対象領域に対して光線が照射され、液滴配置工程において、補正データに基づいて、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吐出されて配置される。
 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液滴配置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被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、を備える態様が好ましい。
 また好ましくは、改質処理工程は、光線が照射される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。
 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により、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により、改質処理の内容を選択的に切り替えることができる。
 例えば、反応ガスとして酸素系ガスや窒素系ガスを用いると改質処理は親液化処理となり、反応ガスとしてフッ素系ガスを用いると改質処理は撥液化処理となる。
 また好ましくは、改質処理工程において、パターンの内部を改質処理領域として光線を照射する。
 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機能性液体の液滴(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水化処理がなされ、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疎水化処理がなされる。
 また好ましくは、改質処理工程において、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。
 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により、改質処理された部分が障壁となって機能性液体の液滴(ドット)をパターンの内部に保持するので、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疎水化処理がなされ、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水化処理がなされる。
 また好ましくは、改質処理工程において、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。
 かかる態様において、改質処理は撥液化処理である態様が好ましい。
 また好ましくは、改質処理工程において、ドットの直径の1/10以下の幅を有する光線を照射する。
 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。
 また好ましくは、改質処理工程において、ドットの配置の解像度を超える解像度で光線を照射する。
 かかる態様における「ドット解像度」とは、パターン形成面の単位面積(長さ)あたりのドット数で表される。また、「光線の解像度」は、パターン形成面の単位面積当たりの照射(スポット)数でもよいし、光線によってパターン形成面を所定の方向に走査する態様では、パターン形成面の単位長さあたりの走査数でもよい。
 また好ましくは、改質処理工程において、ドットの配置の解像度の10倍以上の解像度で光線を照射する。
 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。
 また上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るパターン形成装置は、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、当該パターン形成面内の少なくともパターンが形成される領域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、改質処理が施された処理対象領域を含む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の液滴を吐出して配置するインクジェットヘッドと、を備える。
 好ましくは、基体は基板である。
 かかる態様において、パターン形成装置は、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更に備える態様が好ましい。
 また好ましくは、パターン形成装置は、改質処理中、液滴配置中、及び液滴配置の後、の少なくとも何れかに基板の温度を調整する温度調整手段を更に備える。
 また好ましくは、パターン形成装置は、配置された液滴に対して補助光を照射する補助光照射手段を更に備える。
 また好ましくは、基体は中間転写体であり、パターン形成装置は、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手段を更に備える。
 また好ましくは、パターン形成装置は、転写中、及び転写の後、の少なくともいずれかに基板の温度を調整する温度調整手段を更に備える。
 また好ましくは、パターン形成装置は、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手段を更に備える。
 また好ましくは、パターン形成装置は、基板の歪みを検出する検出手段と、検出された基板の歪みに基づいて、光線の照射データ及び液滴の配置データの補正データを生成する補正データ生成手段と、を更に備え、改質処理手段は、補正データに基づいて、当該処理対象領域に対して光線を照射し、インクジェットヘッドは、補正データに基づいて、改質処理が施された処理対象領域に対して液滴を吐出して配置する。
 また好ましくは、改質処理手段は、光線が照射される領域に対して反応ガスを供給する反応ガス供給手段を含む。
 また好ましくは、改質処理手段は、パターンの内部を改質処理領域として光線を照射する。
 また好ましくは、改質処理手段は、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。
 また好ましくは、改質処理手段は、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。
 また好ましくは、改質処理手段は、ドットの直径の1/10以下の幅を有する光線を照射する。
 また好ましくは、改質処理手段は、ドットの配置の解像度を超える解像度で光線を照射する。
 また好ましくは、改質処理手段は、ドットの配置の解像度の10倍以上の解像度で光線を照射する。
 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が施されることにより、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るので、ドットの位置ずれが防止され、ドットの位置ずれに起因するドットの合一が防止される。また、ドットの直径未満の幅を有する光線によって改質処理が施されることにより、ドットの定着位置が光線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ので、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により、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。
本発明の第1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 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 本発明の第1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 本発明の第1実施形態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 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 本発明の第1実施形態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 本発明の第1実施形態の応用実施形態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更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 関連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 関連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〕
 本発明の実施形態に係るパターン形成方法は、ガラス基板、シリコン基板(シリコンウエハ)、シリコーン樹脂基板、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る。本実施形態に係るパターン形成方法は、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、溶媒に金属粒子を分散させた金属粒子分散液や溶媒に樹脂粒子を分散させた樹脂粒子分散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。)の液滴を改質処理後の基板上に配置する打滴工程(パターン形成工程)と、を含んでいる。
 図1は、本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。図1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(二点鎖線により図示)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、シリコン基板(シリコンウエハ)、フィルム基板、シリコーン樹脂基板、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。更に、ガラスとエポキシ樹脂とを混合したガラスエポキシ樹脂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。
 本実施形態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例を挙げると、波長は300nm、365nm、405nm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、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、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、露光ヘッドの外部に設置されていてもよい。
 改質処理の例として、親液化処理及び撥液化処理が挙げられる。改質処理に用いられる反応ガスを切り換えることにより、親液化処理と撥液化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ように改質される。
 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ように改質される。
 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には、ステージ18に保持された基板10が所定の移動方向に移動されながら(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、レーザー光線によって基板10を同方向に走査してもよいし、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つのレーザー光線で基板10を走査する態様では、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が移動されながら、所定の照射領域にレーザー光が照射される態様も可能である。
 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。
 図2では、微細パターン12の形状が二点鎖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、本実施形態に示すパターン形成方法における打滴工程(パターン形成工程)の概念図である。図3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が吐出され、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吐出可能な物性(粘度等)を有しており、その例として、銀(Ag)、金(Au)、銅(Cu)などの金属の粒子やこれらの金属を含む合金の粒子を所定の溶媒中に分散させた金属粒子分散液や、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によって基板10を同方向に走査するシリアル方式によりパターン形成を行う形態でもよいし、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て同方向について同時に液滴を吐出することによりパターン形成を行う形態でもよい。
 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。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ドット26が配置される態様が図示されているが、隣接するドット26の重なり部分がより多くなるようにドット26が配置されてもよい。
 すなわち、本実施形態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高く(細かく)することにより、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4にはドット解像度を改質処理の解像度の1/10程度とする態様が例示されているが、ドット解像度を改質処理の解像度の1/10倍よりも更に低くして、改質処理の解像度を相対的により高くすることが好ましい。
 図5は、本実施形態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。
 図5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に示す配線パターン12の曲げ部32は、パターンの形成時にドットの定着位置のずれによって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が生じやすい部分なので、特にドットの位置決め精度が要求される。
 したがって、本実施形態に示すパターン形成方法を適用することにより、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には、図5に示す配線パターン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ている配線パターン12(曲げ部32)は、曲率半径R=20μm、線幅=50μmである。なお、図5では、曲げ部32の曲げ角度が約45°である場合が図示されているが、図6では、曲げ部32の形状が極端な場合として、曲げ角度が約90°である場合が図示されている。
 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100mJ/cm、波長が405nm、ビーム径Dbが2μmのレーザー光線が適用される。
 更に、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)が配置される領域)は親液性を有している。
 図6に示すように、ドット解像度よりも十分に高い解像度(図6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(親液化処理)後の基板10に銀インク(又は銅インク)の液滴が配置された状態を模式的に図示した説明図である。また、図8A及び8B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8A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8Aに示す例では、着弾時のドット26の直径は30μmであり、濡れ広がって安定したドットの直径は50μmである。図8Bに示すように、濡れ広がったドット26が隣接する位置に着弾した他のドット26と接触すると、ドット26は互いの表面張力によって引き寄せ合って図8B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、改質処理がされていない領域に濡れ広がったドット26が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、ドット26は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は、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。
 更に、改質処理の解像度がドット解像度よりも十分に高いので、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って目立たなくなり、配線パターン(特に、配線パターンのエッジ部)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高くすることにより、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により、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。
 更に、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により、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。更にまた、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、形成されたパターンは、基板が曲がっても剥離しにくくなると共に耐久性が向上する。
 本実施形態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、本実施形態に示すパターン形成方法によって、TFTピッチが10μm×100μmから200μm×200μm程度、ゲート線及び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が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、本実施形態に示すパターン形成方法は、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、本実施形態に示すパターン形成方法を、上記の作製物を作製する工程の一部に適用し、他の手法に係る工程と併用することも可能である。
 〔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100の概略構成図である。図10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(インクジェット吐出部)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、基板102を直交する二方向(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などの撮像素子と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では不図示、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が検出され、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。
 上述した歪み検出部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、を備え、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。図11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。
 本実施形態では、露光ヘッド126によって基板102の移動方向と直交する方向に基板102を走査して、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により基板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、露光ヘッド126によって基板102を走査する代わりに、走査光学系を用いてレーザー光線自体によって基板102を走査する形態も可能である。また、基板102の全幅にわたって多数のスポット光端を配列して、基板102を移動させながら基板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を保持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から吐出された液滴が配置されて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。図12に示すパターン形成部130は、インクジェットヘッド134による走査方式として、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13A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。図13Aに示すように、インクジェットヘッド134は、副走査方向(図13Aにおける上下方向)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の配置ピッチを小さくしてインクジェットヘッド134のノズル配置を高密度化するために、図13B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、複数のノズル170をマトリクス状に配列してもよい(図17参照)。図13B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13A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。
 図14に示すように、本実施形態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と、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、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13A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、一枚の基板から成る構造を有していてもよいし、複数の基板が積層されて成る構造を有していてもよい。ノズルプレート172及び流路板178のそれぞれは、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、ピエゾアクチュエータ(圧電素子)190が接合されている。ピエゾアクチュエータ190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。
 振動板182を金属薄膜や金属酸化膜により構成すると、その振動板182は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に駆動電圧が印加され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、本実施形態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に示すパターン形成部130の他の態様を示す構成図である。図15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の代わりに、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′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する。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により、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及び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′によって記録媒体を相対的に一回だけ走査し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において符号Sを付して示す方向)に対して角度αをなす列方向W、及び主走査方向X(図15において符号Mを付して示す方向)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を付して図示され、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(IJ)ヘッド駆動部208、露光ヘッド駆動部209、画像メモリ210、ROM212を含んでいる。
 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、更に、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、画像データから描画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、生成した描画データ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(配置液滴量)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描画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による走査条件等が決められる。
 搬送制御部204は、画像処理部206により生成された描画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を駆動するモータ及びボールネジ160を駆動するモータ、図10の歪み検出部110において基板102を搬送する搬送機構の駆動モータ及び改質処理部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及び制御パラメータなどが格納されている記憶手段である。ROM212は、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、システム制御部202に接続する外部インターフェースを備えて、その外部インターフェースに着脱可能な記憶媒体をROM212として用いてもよい。
 本実施形態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る。また、オペレータは、入力内容や検索結果などの各種情報を、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記憶手段である。システム制御部202は、制御に必要なパラメータをパラメータ記憶部230から適宜読み出すとともに、パラメータ記憶部230に記憶されている各種パラメータの更新(書換)を必要に応じて実行する。
 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。パターン形成装置100がチャンバー122内に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、雰囲気ガス調整ユニット234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、アライメント位置検出ユニット236からシステム制御部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)の補正データ及び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た状態にあるときは、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により、改質処理の精度が向上する。それにより、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ので、ジャギーやバルジの発生が防止される。更に、基板とパターンとの接合力が向上し、基板が曲がってもパターンが剥離しにくくなり、パターンの耐久性が向上する。
 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、基板ごとの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。
 更に、改質処理時の雰囲気に導入される反応ガスの種類を選択することにより、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。
 本実施形態では、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及び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、本実施形態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。図19に示すように、本実施形態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。
 水を溶媒に用いた液体によって微細パターン12を形成する場合は、パターン12の外縁部12Aの外側に対して撥水化処理が施され、有機溶媒を用いた液体によってパターン12を形成する場合は、パターン12の外縁部12Aの外側に対して親水化処理が施される。
 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により、改質処理工程の処理時間が短縮される。更に、ドット解像度よりも十分に高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に撥水化処理を施すとともに、パターン12の内縁の内側に親水化処理を施すことにより、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。
 本実施形態では、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300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300を搬送ドラム301の側面側から見た側面図である。
 本実施形態に係るパターン形成装置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)の液滴を吐出して配置す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において符号324を付して図示)と、を備えている。
 すなわち、本実施形態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であるパターン)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、検出された基板302の歪みをキャンセルするように露光データ及び描画データが補正される。図20で符号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に示す実施形態と同一とされる。
 図20及び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。しかし、この配置に限定されることなく、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十分であり、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鎖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から液滴が吐出されて配置される。
 インクジェットヘッド334から吐出されて配置された液滴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られ、転写ドラム301の最下部に位置する転写部305へ送られる。
 基板302は、センサ314によって歪みが検出された後、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が押圧されて、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を付した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た基板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から吐出されて配置された液滴によりパターンが形成される。
 なお、図20及び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の液滴吐出条件(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300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転写ドラム駆動部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、転写ドラム301の外周面への改質処理が適宜施されてもよい。
 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又は電気的処理などが挙げられる。
 例えば、転写ドラム301の外周面に対して、ドクターブレードによる処理、コロナ放電による処理などが行われる場合がありうる。なお、転写ドラム301の外周面に対する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の外周表面から転写ドラム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により、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及び方法によれば、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高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滴が配置されるので、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により、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。
 図23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の反対側の面)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。更に、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により、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)の着弾直後からドット26を高温状態に置くと、ドット26の硬化が速くなるので、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)を低温状態に置くと、ドット26の硬化が遅くなるので、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の温度と硬化速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を加熱することにより、改質処理を促進す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。図24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、ドット26が転写ドラム301の外周面に着弾してから転写部305へ移動するまでは、ドット26を高温状態(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)に置いてドット26が高粘度である状態を維持し、ドット26が転写部305により転写される際には、ドット26の温度を下げて(例えば、前記ガラス転移点未満に)、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の外周面の温度を測定しながらヒータの加熱量を適宜制御することにより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。図25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を更に備えている。
 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及び装置によれば、基板10(302)を加熱することにより、基板10に着弾した液滴(ドット26)の硬化を促進することができるとともに、改質処理の効果を向上させることができる。また、基板10の温度を適宜調整することにより、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。図26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及び補助光照射部135が搭載されている。
 本実施形態では、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から吐出される液体として、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により、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/cmから数十mJ/cm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/cmから数百mJ/cm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が回避されつつドット展開がされる(ドットが十分に広がることができる)程度に、ドットが硬化した状態である。
 図27A及び27Bは、インクジェットヘッド134と補助光照射部135との配置例を示す平面透視図である。図27Aは、キャリッジ150が一方方向(符号Mを付して図示する方向)に移動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27Aに示すように、インクジェットヘッド134の移動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27Aにおいて符号Mを付した方向と反対方向にインクジェットヘッド134を移動させるときにも補助光照射部135から補助光を照射することにより、ドット26の硬化を促進することができる。
 図27Bに図示される形態は、インクジェットヘッド134の移動方向の両側に補助光照射部135A及び135Bを備えている。インクジェットヘッド134を図27Bにおいて右から左へ移動させるときには、少なくとも補助光照射部135Aから補助光を照射し、インクジェットヘッド134を図27Bにおいて左から右へ移動させるときには、少なくとも補助光照射部135Bから補助光を照射する。
 図27B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移動させながら液体を打滴させる場合にも、基板102(図26参照)上に着弾した液体(ドット26)に対して確実に補助光を照射することが可能である。
 図28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、第4実施形態に係るパターン形成装置の更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により、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、補助光照射部135(135A,135B,135′,335)(図27A、27B及び28参照)から補助光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、第4実施形態に係るパターン形成装置100″(300″)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が更に含まれている。
 第4実施形態に係るパターン形成装置及び方法によれば、基板102(又は転写ドラム301の外周面)に着弾した液滴(ドット26)に補助光を照射することにより、ドット26の硬化を促進することができる。また、補助光の照射光量を調整することにより、ドット26の硬化状態を制御することができる。
 以上、本発明の実施形態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、以上の実施形態には限定されず、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。
 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 (30)

  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、当該パターン形成面内の少なくとも前記パターンが形成される領域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することにより、当該処理対象領域に改質処理を施す改質処理工程と、
     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の液滴を吐出して配置する液滴配置工程と、
     を備える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.  前記改質処理工程中、前記液滴配置工程中、及び前記液滴配置工程の後、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更に備える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.  前記液滴配置工程の後に、前記配置された液滴に対して補助光を照射する補助光照射工程を更に備えることを特徴とする請求項2又は3に記載のパターン形成方法。
  5.  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更に備え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。
  6.  前記転写工程中、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更に備えることを特徴とする請求項5に記載のパターン形成方法。
  7.  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更に備えることを特徴とする請求項5又は6に記載のパターン形成方法。
  8.  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液滴の配置データの補正データを生成する補正データ生成工程と、
     を更に備え、
     前記改質処理工程において、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、
     前記液滴配置工程において、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前記液滴が吐出されて配置されることを特徴とする請求項2乃至7のいずれかに記載のパターン形成方法。
  9.  前記改質処理工程は、前記光線が照射される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乃至8のいずれかに記載のパターン形成方法。
  10.  前記改質処理工程において、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乃至9のいずれかに記載のパターン形成方法。
  11.  前記改質処理工程において、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乃至10のいずれかに記載のパターン形成方法。
  12.  前記改質処理工程において、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乃至11のいずれかに記載のパターン形成方法。
  13.  前記改質処理工程において、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乃至12のいずれかに記載のパターン形成方法。
  14.  前記改質処理工程において、前記ドットの配置の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乃至13のいずれかに記載のパターン形成方法。
  15.  前記改質処理工程において、前記ドットの配置の解像度の10倍以上の解像度で光線を照射することを特徴とする請求項1乃至14のいずれか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、当該パターン形成面内の少なくとも前記パターンが形成される領域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の液滴を吐出して配置するインクジェットヘッドと、
     を備えることを特徴とするパターン形成装置。
  17.  前記基体は基板であることを特徴とする請求項16に記載のパターン形成装置。
  18.  前記改質処理中、前記液滴配置中、及び前記液滴配置の後、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手段を更に備えることを特徴とする請求項17に記載のパターン形成装置。
  19.  前記配置された液滴に対して補助光を照射する補助光照射手段を更に備えることを特徴とする請求項17又は18に記載のパターン形成装置。
  20.  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手段を更に備えることを特徴とする請求項16に記載のパターン形成装置。
  21.  前記転写中、及び前記転写の後、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手段を更に備えることを特徴とする請求項20に記載のパターン形成装置。
  22.  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手段を更に備えることを特徴とする請求項20又は21に記載のパターン形成装置。
  23.  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液滴の配置データの補正データを生成する補正データ生成手段と、
     を更に備え、
     前記改質処理手段は、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を照射し、
     前記インクジェットヘッドは、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前記液滴を吐出して配置することを特徴とする請求項17乃至22のいずれかに記載のパターン形成装置。
  24.  前記改質処理手段は、前記光線が照射される領域に対して反応ガスを供給する反応ガス供給手段を含むことを特徴とする請求項16乃至23のいずれかに記載のパターン形成装置。
  25.  前記改質処理手段は、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16乃至24のいずれかに記載のパターン形成装置。
  26.  前記改質処理手段は、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16乃至25のいずれかに記載のパターン形成装置。
  27.  前記改質処理手段は、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16乃至26のいずれかに記載のパターン形成装置。
  28.  前記改質処理手段は、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16乃至27のいずれかに記載のパターン形成装置。
  29.  前記改質処理手段は、前記ドットの配置の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16乃至28のいずれかに記載のパターン形成装置。
  30.  前記改質処理手段は、前記ドットの配置の解像度の10倍以上の解像度で光線を照射することを特徴とする請求項16乃至29のいずれかに記載のパターン形成装置。
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