(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に正確な量の流体材料をマイクロデポジションするマイクロデポジションシステムにおいて、
多数の離間したノズルを備えるマイクロデポジションヘッドと；
上記基板に対して上記マイクロデポジションヘッドの位置を制御する位置決め装置と；
小滴を分析するために用いられるカメラと；
滴下分析を行う滴下分析モジュールと、ミスアライメントのノズル叉は理想的でない小滴を発生するノズルの影響を低減するように、多数のマイクロデポジションパスを増やし、上記多数のマイクロデポジッションパスの各々において上記マイクロデポジションヘッドのノズルの作動を減らす特徴パターンのマスクを形成するマスク発生モジュールと、上記位置決め装置と連通しかつ上記マスクに基いて上記位置決め装置に対する位置制御信号を発生する位置決めモジュールと、上記マイクロデポジションヘッドと連通しかつ上記特徴パターンの複数の副特徴を画定するため上記マスクに基いて上記基板上に流体材料の小滴を供給するノズル作動命令を選択的に発生するノズル作動モジュールとを備えたコントローラと；
を有することを特徴とするマイクロデポジションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロデポジションシステムに関し、特に、印刷回路ボード、ポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）ディスプレイ及び流体材料のマイクロデポジションを必要とする他の電子装置の製造に用いられるマイクロデポジションシステム用のマスク発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造業者は、基板上に小さな特徴サイズをもつマイクロ構造体を形成する種々の方法を開発してきた。代表的には、マイクロ構造体は電子回路の一つ以上の層を形成する。これらのマイクロ構造体の例としては、ポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ（ＬＥＤ）装置、印刷回路ボードなどが含まれる。これらの製造方法のほとんどは実施するのに比較的高価であり、製造装置のコストを償却するのに高い生産量を必要とする。
【０００３】
基板上にマイクロ構造体を形成する技術にはスクリーン印刷法が含まれる。スクリーン印刷中、基板上に微細メッシュスクリーンが位置決めされる。流体材料は、スクリーンを通して基板上にスクリーンにより画定されたパターンでマイクロデポジションされる。スクリーン印刷法は、スクリーンと基板とを接触させる必要がある。またスクリーンと流体材料との接触も生じ、基板及び流体材料の両方を汚染することになる。
【０００４】
基板上にマイクロ構造体を製造するのに用いられる別の製造技術として写真平版がある。写真平版はある種の装置の製作には適合しない。写真平版を用いる製造方法は一般に基板上にフォトレジスト材料を堆積させることを伴う。フォトレジスト材料は露光させることにより硬化される。パターン付きマスクは、フォトレジスト材料に光を選択に当てるのに用いられる。露光されるフォトレジストは硬化され、露光されない部分は硬化されない。硬化されない部分は基板から除去される。基板の下側面は、除去したフォトレジスト層を介して露光される。フォトレジスト層の硬化された部分は基板上に残っている。その後、フォトレジスト層における開口パターンを通して基板上には別の材料がマイクロデポジションされ、その後に、フォトレジストの硬化された部分が除去される。
【０００５】
写真平版は回路ボード上にトレースのような多くのマイクロ構造体を製造するのに首尾よく用いられてきた。しかし、写真平版は基板及び基板上に形成した材料を汚染する。写真平版プロセスのコストは、比較的少量を生産することになる時には、法外のものとなり得る。
【０００６】
スピンコーティング法もマイクロ構造体を形成するのに用いられてきた。スピンコーティング法は基板の中心部に流体材料を堆積させながら、基板を回転することを伴う。基板の回転運動によって、流体材料は基板の表面を横切って一様に拡がる。スピンコーティング法はまた、流体材料の大部分が基板上に留まらないので高価なプロセスである。基板の全面に一様な層を被覆しなければならない要求のために付加的な材料が浪費される。材料を除去するのにレーザーアブレーションを使用できるが、レーザーアブレーションは高価な装置を必要とする。レーザーアブレーションはまた、基板を汚染することになる灰を生成し得る。さらに、基板のサイズは、スピンコーティングプロセスのためほぼ３０．４８ｃｍ（１２インチ）未満に限定され、スピンコーティング法はＰＬＥＤテレビジョンのような比較的大きな装置に適さない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、基板上に特徴パターンを形成するため流体材料の小滴をマイクロデポジションするマイクロデポジションシステム及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
基板に対する特徴パターンは最初に画定される。マスクは、許容変動及び（又は）マイクロデポジションヘッドの機能不良ノズルのために生じる欠陥の密度を低減する特徴パターンのために形成される。流体材料の小滴は、特徴パターンの複数の副特徴を画定するためマスクに基いて基板上にマイクロデポジションされる。
【０００９】
他の特徴において、マイクロデポジションヘッドのノズルの一つは、特徴パターンにおける副特徴の各々に割り当てられる。ノズルの割り当て段階は、複数の副特徴に対して割り当てたノズルをランダム化することを含み得る。マスクにおける割り当てられたノズルはまたマイクロデポジションヘッドの多数のパスの一つに割り当てられる。
【００１０】
なお別の特徴において、マイクロデポジションパスは、基板に対して直線方向にマイクロデポジションヘッドを動かすこと及びマイクロデポジションヘッドに対して直線方向に基板を動かすことの少なくとも一方によって行われる。
【００１１】
さらに別の特徴において、複数の副特徴の少なくとも一つは、複数の層にマイクロデポジションされる多数の小滴で形成される。またマスクは多層副特徴の複数の層の各々に異なるノズルを割り当てる。
【００１２】
さらに別の特徴において、特徴パターンは電気装置の構成要素を画定し得る。電気装置は、ポリマー発光ダイオード、光パネル、集積回路パッケージ及び印刷回路ボードの一つであることができる。小滴は、発光素子、電導体、電気トレース、絶縁体、はんだ付けバンプ、結合線、めっき、相互接続体、コンデンサ及び抵抗の少なくとも一つを形成し得る。
【００１３】
さらに他の特徴において、マスクは、特徴パターンをマイクロデポジションするのに要する多数のマイクロデポジションパスを増やし、多数のマイクロデポジッションパスの各々においてマイクロデポジションヘッドのノズルの繰り返し作動を減らす。
【００１４】
本発明の別の応用可能な分野は以下の詳細な説明から明らかとなろう。詳細な説明及び特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、単に例示のためのものであり、本発明を限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は以下の詳細な説明及び添付図面からさらに十分に理解されよう。
【００１６】
好ましい実施形態についての以下の説明は単に例示のためのものであり本発明、その応用又は使用を制限するものではない。簡潔にするため、図面において同様な要素を表すのに同じ参照番号が用いられる。
【００１７】
基板上における流体材料のマイクロデポジションは、共通に譲受けた出願、発明の名称“Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅａｂｌｅ  Ｍｉｃｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｈｅａｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ”、出願番号        、出願日          、発明の名称“Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｉｅｚｏ  Ｍｉｃｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｆｌｕｉｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ”、出願番号        、出願日          、発明の名称“Ｗａｖｅｆｏｒｍ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ”、出願番号        、出願日          、発明の名称“Ｏｖｅｒ−Ｃｌｏｃｋｉｎｇ  ｉｎ  Ｍｉｃｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｔｏ  ｉｍｐｒｏｖｅ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ”、出願番号        、出願日          、及び発明の名称“Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｍｉｃｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ，Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄｓ  ａｎｄ  Ｔｈｅ  Ｌｉｋｅ”、出願番号        、出願日          に詳細に記載されており、これらの出願は参照文献として本明細書に結合される。
【００１８】
これらの出願は、多数のノズルを備えたマイクロデポジションヘッドを用いて基板上に流体材料を堆積することについて開示している。ノズルを整列し及び（又は）マイクロデポジションヘッドから得られる結果としての小滴の形状を調整する種々の仕方について開示されている。これらの方法は、基板上に放出される小滴の一様性及び整列（アライメント）を改善するが、小滴のサイズ及びアライメントの僅かな変動はなお生じる。
【００１９】
簡潔には、本発明は、機能している及び機能不良なの両方であるノズルの影響を低減（すなわち非局所化）するように特徴パターンにおける副特徴をマイクロデポジションするのに割り当てられるマイクロデポジションヘッドのノズル間の関係を変えるマスクを形成する。本明細書で使用する用語、“機能不良な”は、所望の許容差又は規格外でミスアライメントされる及び（又は）所望の規格外である小滴の形成／体積をもつノズルについて用いる。用語、“機能している”は所望の許容差又は規格内であり、また所望の規格内である小滴の形成／体積をもつノズルについて用いる。
【００２０】
機能しているノズルは、アライメント及び（又は）小滴体積について±５％の許容差をもち得る。これらの許容差は隣接したノズル間の１０％の差に相当し、マイクロデポジションにより形成されるある装置では問題となり得る。さらに、機能不良なノズルと機能しているノズルとの差は１０％を越えることができ、この場合もマイクロデポジションにより形成されるある装置では問題となり得る。
【００２１】
以下の説明では、最初に機能しているノズルと機能不良なノズルとの両方において生じ得る小滴サイズ及び（又は）アライメント変動の影響を非局所化するための本発明による方法の説明が後に続くマイクロデポジションシステムを例示して記載する。
【００２２】
図１〜図５には、マイクロデポジションシステム２０を例示している。そこで図１を参照すると、例示したマイクロデポジションシステム２０は、制御装置２２、ヘッド組立体２４及び基板組立体２６を備えている。ヘッド組立体２４の回転位置又はピッチは随意の回転位置モータ３０及び随意の回転位置センサー３２を用いて調整される。手動調整も行われ得る。同様に、基板組立体２６に対するヘッド組立体２４の高さは高さ調整モータ３４及び高さセンサー３６を用いて調整され得る。ヘッド組立対２４の横方向位置は横方向位置モータ４０及び横方向位置センサー４２を用いて調整される。コストを軽減するためには手動高さ及び横方向位置調整を行うこともできる。
【００２３】
多数のノズルを備えたマイクロデポジションヘッド５０はヘッド組立体２４に取付けられる。第１のカメラ５２はヘッド組立体２４に随意に取付けられる。第１のカメラ５２は、基板組立体２６に配置される基板５３に対してヘッド組立体２４を位置決めするのに用いられる。特に、第１のカメラ５３はマイクロデポジションヘッド５０の一つ以上のノズルを基準として用いてマイクロデポジションヘッド５０を整列するのに用いられる。さらに、第１のカメラ５２は基板上に降下分析を行うのに用いられる。
【００２４】
レーザー６０は最小特徴サイズを低減するために適用した流体材料をレーザーアブレーションするため及び（又は）ｖｉａｓを形成するために随意に使用され得る。レーザー６０は図１においてヘッド組立体２４に取付けられるが、レーザー６０は、ヘッド組立体２４から独立して動くレーザー組立体（図示していない）に取付けることもできる。流体供給部６２は一本以上の導管６４を介してマイクロデポジションヘッド５０に接続される。流体供給部６２は、赤、緑及び青画素用のポリマーＰＰＶのような一種以上の流体材料、溶媒、抵抗性流体材料、導電性流体材料、レジスト流体材料及び（又は）絶縁性流体材料を供給する。流体供給部６２は、新しい流体材料に切り替える前に溶剤のフラッシュを用いて供給される流体材料を随意に変えることができる。
【００２５】
横方向位置モータ６４及び横方向位置センサー６６はヘッド組立体２４に対して基板組立体２６を位置決めするのに用いられる。好ましい実施形態では、横方向位置モータ４０は第１の軸線に沿って動く。横方向位置モータ６４は第１の軸線に垂直な第２の軸線に沿って動く。当業者には認められるように、位置モータ３０、３４、４０、６４はヘッド組立体２４か又は基板組立体２６と組合される。言い換えれば、相対運動及び回転の程度は基板組立体２６及び（又は）ヘッド組立体２４を動かす又は回転させること及びそれらの任意の組合せによって得ることができる。
【００２６】
ブロッティング（吸い取り）部７０及びブロッティング媒体モータ７２は好ましくは基板組立体２６に隣接して設けられる。マイクロデポジションヘッド５０のノズルの目詰まりを防ぐために、マイクロデポジションヘッド５０は使用中に定期的にクリーニングされる。マイクロデポジションヘッド５０は、ブロッティング部７０上の位置へ動かされ、マイクロデポジションヘッドのノズルプレート（図示していない）はブロッティング部７０で拭われる。ブロッティング部７０はブロッティング材料のロールを備えている。ブロッティング媒体モータ７２はブロッティング材料のロールを前進させて、マイクロデポジションヘッド５０のノズルプレートのブロッティングのためのクリーンな面を提供する。
【００２７】
キャッピング部８０はヘッド組立体２４に隣接して配置される。マイクロデポジションヘッド５０は、マイクロデポジションシステム２０を使用していない時にはキャッピング部８０に留まる。キャッピング部８０はウェット流体材料及び（又は）溶媒を収容するカップを備えている。キャッピング部８０は、マイクロデポジションヘッド５０によって供給される流体材料がマイクロデポジションヘッド５０のノズルを目詰まりさせるのを阻止するのに用いられる。第２のカメラ８４は、小滴の分析のために用いられ、キャッピング部８０に隣接して配置される。好ましくは、第１、第２のカメラ５２、８４及び制御装置２２はデジタル光学認識を行う。小滴を捕えるストロボ８５が設けられ得る。
【００２８】
基板組立体２６は、基板５３と係合し位置決めするチャック８６を備えている。基板組立体２６は、温度制御装置９０及び（又は）随意の紫外線（ＵＶ）源９２のような随意の硬化装置を備えている。温度制御装置９０はチャック８６の温度を制御する。厚さ０．３〜１．２ｍｍの基板に対する乾燥時間を短縮するのに典型的には、ほぼ５０℃の温度が適当である。チャック８６は好ましくは、基板５３を位置決めしかつ係合する真空回路を備えている。代わりに、チャック８６は、マイクロデポジション中に基板５３を位置決めしかつ基板５３と係合する他の形式の装置を備えてもよい。例えば、基板の流体表面張力、磁力、物理的係合又は任意の他の手段を用いてマイクロデポジション中に基板５３と係合させてもよい。チャックに関する付加的な詳細については発明の名称“Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｃｈｕｃｋ”、出願番号        、出願日          を参照でき、従ってこの出願は参照文献として本明細書に結合される。
【００２９】
当業者に認められるように、コスト低減のためにモータ３０、３４、４０及び６４の一つ以上に代えて手による調整のような手動調整装置（例えば、ウォーム歯車をまわすノブ又は任意の他の機械的調整手段）を用いることができる。コスト低減のためにセンサー３２、３６、４２及び６６の一つ以上に代えて、スケールのような視覚装置を用いることができる。さらに、モータ３０、３４及び（又は）４０の機能は必要ならば多軸モータに統合され得る。一つの実施形態において、空気軸受及び直線モータを用いて一つ以上の位置決め装置が提供される。なお他の変形は当業者に明らかである。モータ及びセンサーによって提供される機能は、コンピュータ数値制御型（ＣＮＣ）フライス盤と同様である。好ましくは、モータは三軸線以上の調整を行う。付加的な運動範囲は、三次元（３Ｄ）マイクロデポジション又は複雑な形状のマイクロデポジション用に設けられ得る。
【００３０】
マイクロデポジションヘッド５０は好ましくは、ほぼ０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの距離で基板上に位置決めされる。非常に好ましい実施形態では、マイクロデポジションヘッドは、流体材料の小滴のサイズの少なくとも５倍の距離に位置決めされるが、他の高さを用いてもよい。比較的小さなピッチサイズが要求される際には、マイクロデポジションヘッド５０はピッチを減少するように回転される。比較的大きなピッチが要求される際には、マイクロデポジションヘッド５０は回転され、ノズルの幾つかは用いられず、例えば他のノズルも用いられない。
【００３１】
認められ得るように、図１に示すマイクロデポジショシステム２０は一つ以上の随意のシステムを含む。例えば、随意のシステムは、限定するものではないが、レーザーアブレーション、自動高さ及びピッチ位置決めシステム、光学映像、チャック温度制御装置及び（又は）ＵＶ硬化を含む。例えば、多量生産応用において同一製品をマイクロデポジションする際には、機械的アライメント技術を用いることができる。マイクロデポジションヘッドのピッチは所望のピッチに機械的に調整され得る。
【００３２】
さて図２を参照すると、制御装置２２は次にさらに詳細に示されている。制御装置２２は、一つ以上プロセッサ１００と、メモリー１０２（ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリー（ＲＯＭ）、フラッシュメモリー、及び（又は）任意の他の適当な電子記憶媒体のような）と、入出力インターフェース１０４とを備えている。認められ得るように、単一制御装置２２が示されているが、多数の制御装置を用いてもよい。滴下分析モジュール１１０は、以下にさらに詳しく説明するように、第１のカメラ５２及び（又は）第２のカメラ８４を用いて滴下分析を随意に行う。
【００３３】
随意のアライメントモジュール１１２は第１のカメラ５２及び（又は）第２のカメラ８４を用いて（流体材料を堆積する前に）光学文字認識により基板とヘッド５０とを整列する。又手動アライメントを行ってもよい。ノズル位置及び作動モジュール１１４は基板５３に対するヘッド組立体２４の位置を調整し、そして基板上に特徴を形成させるノズル作動波形を発生する。波形発生モジュール１１６はノズル位置及び作動モジュール１１４と共に作動し、以下にさらに詳しく説明するように、ノズル作動波形のタイミング、立上り勾配、する立下り勾配及び（又は）振幅を調整する。波形発生モジュール１１６はヘッドのピッチにおける変化に対してノズル作動タイミングを随意に調整する。
【００３４】
マスク発生モジュール１１８は、特徴パターンの副特徴を各パスについてマイクロデポジションヘッド５０のノズルに割り当てるマスクを発生する。本明細書で使用する用語マスクは、（写真平版において用いられるもののような物理的マスクではなく）特徴パターンの副特徴と割り当てられるノズルとの間のデジタルファイル、関係及び（又は）アルゴリズムを表している。マスク発生モジュール１１８は、マイクロデポジションパス中に単一ノズルでマイクロデポジションされる副特徴の数を低減する。一つの例示の実施形態では、マスク発生モジュール１１８は、割り当てられたノズルと特徴パターンにおける副特徴との関係をランダム化又は変化させる。
【００３５】
基板５３は、流体材料を堆積する前に基板５３とヘッド５０とを整列させるように第１のカメラ５２及び（又は）第２のカメラ８４で用いられる多数のマークを備えることができる。粗な初期又は終期位置決めは必要ならば手動で行ってもよい。代わりに、アライメントモジュール１１２は、マークを用いて粗及び（又は）細なアライメントを行うのに光学文字認識を用いてもよい。
【００３６】
例示したマイクロデポジションヘッド５０はせん断モード圧電変換器（ＰＺＴ）マイクロデポジションヘッドである。ノズル作動波形が制御装置２２によってトリガーされると、せん断モード動作により小滴は分与される。当業者に明らかなように、熱的又はバブルマイクロデポジションヘッド、連続滴下マイクロデポジションヘッド、ＰＺＴバルブ及びマイクロ電機弁のような他の形式のマイクロデポジションヘッドが考えられる。ヘッド組立体２４はまた多数のマイクロデポジションヘッド５０を備えてもよい。
【００３７】
代表的には、マイクロデポジションヘッド５０は６４〜２５６個のノズルを含むが、付加的なノズル又はより少ない数のノズルを利用することもできる。マイクロデポジションヘッド５０の各ノズルは毎秒５，０００〜２０，０００個の小滴を分与できるが、より高い又は低い小滴分与率でもよい。典型的には、各小滴は、用いられるマイクロデポジション装置の形式に関連して１０〜８０ピコリットルの流体材料を含んでいるが、小滴の体積はより大きくても小さくてもよい。
【００３８】
マイクロデポジションシステム２０を用いて構成され得る例示した装置は、複数のモノクロ及びカラーＰＬＥＤ、複数の印刷回路ボード（ＰＣＢ）及び他の構造体を含んでいる。アクリルポリマーのようなレジスト置換体は、写真平版におけるマスク及び露光プロセスを除去するようにマイクロデポジションされ得る。金属インキ又は他の金属導電性流体はトレースに代えるようにマイクロデポジションされ得る。抵抗性インキのような抵抗性特性をもつ流体を用いて抵抗及び容量を形成できる。マイクロデポジションシステムはまた説明文、ソルダーマスク、ソルダーペースト及び印刷回路ボードの製造において用いられる他の流体材料をマイクロデポジションするのに用いられ得る。マイクロデポジション小滴のレーザートリミングは、コストを対応して増加させるが精度を改善するために随意に使用される。マイクロデポジションは、光パネルの画素プレートを製作するのに用いられ得る。フューズ及びトレースはマイクロデポジションされ得る。マイクロデポジションはまた、集積回路パッケージにおけるソルダーバンプ、結合線及びその他の構造体をマイクロデポジションするのにも使用され得る。さらに別の応用も当業者には明らかである。
【００３９】
硬化装置には硬化及び収縮を制御するために基板組立体２６が設けられ得る。温度制御装置９０及び（又は）紫外線（ＵＶ）源９２はウエル（竪穴）にマイクロデポジションされる流体材料を適切に硬化させるために設けられる。例えば、温度制御装置９０はチャック８６を加熱し、接触を介して基板５３を暖める。交互に、ＵＶ源９２は紫外線光を発生し、紫外線光は効果を促進させるために基板５３にマイクロデポジションされる流体材料に指向される。さらに、基板組立体を囲む付近の空気の流れは、包囲体、ファン、又は他の適当な空気流装置を用いて制御（阻止）され得る。通常クリーンルームにおいて使用される装置が用いられ得る。
【００４０】
次に図３及び図４を参照すると、ノズル１３４−１、１３４−２、１３４−３、・・・・・及び１３４−ｎの各々に対するノズル作動波形は制御装置２２によって個々に制御される。ノズル作動波形を個々に制御することによって、小滴の一様性は相当に改善される。言い換えれば、特定のノズルからの小滴が一様でない又は望ましくない形状をもつ場合に、相応したノズルに対するノズル作動波形は、一様な又は望ましい形状の小滴となるように調整される。波形発生モジュール１１６、小滴分析モジュール１１０及び（又は）位置及び作動モジュール１１４は第１及び（又は）第２のカメラ５２、８４及び光学認識を用いてデータを収集する。調整は、ソフトウエア及び小滴分析からのフィードバックを用いて自動的に行われ得る。
【００４１】
特に、波形発生モジュール１１６は、波形発生装置１３６−１、１３６−２、１３６−３、・・・・・及び１３６−ｎと接続し、各ノズル１３４についてのノズル作動波形のタイミング、持続時間、振幅、立上り勾配及び（又は）立下り勾配を個々に調整する。図４には、ノズル作動波形１４０−１が例示されている。例示したノズル作動波形１４０−１は持続時間タイミングｔＤ１４１−１、立上り勾配１４２−１、立下り勾配１４４−１及び振幅１４６−１をもつ。これらの各パラメーターは、ノズル作動波形の特性を変えるように波形発生装置１３６によって調整され得る。
【００４２】
オーバークロッキングはまた特徴分解能を改善するのに用いられ得る。オーバークロッキングは改善した分解能を提供しかつヘッド５０のピッチにおける変化を随意に調整するのに用いられる。本明細書で用いた用語オーバークロッキングは、小滴の幅、及びマイクロデポジションヘッドの横方向及び垂直方向速度に対して増大したクロック周波数を表す。インキジェットのようなマイクロデポジション応用において、クロック速度で生じる格子線を含む印刷格子が画定される。クロック速度、及び横方向及び垂直方向ヘッド速度は同期化されて、格子の各矩形（又は方形）内に一つの小滴を供給する（又は供給しない）。言い換えれば、小滴と格子の矩形との比率は１：１である。インキジェットにおいては小滴のある程度の僅かな重なりが起こり得る。小滴は格子の各矩形又は方形内に作られたり作られなかったりする。オーバークロッキングは、実質的に高いクロック速度を用いることを伴う。クロック速度は普通の１：１の比の少なくとも三倍に増大される。非常に好ましい実施形態では、クロック速度は１０倍以上に増大される。
【００４３】
次に図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、マイクロデポジションヘッド５０は、好ましくは一様に離間された多数のノズル１３４を備えている。しかし、一様でない離間配置も使用できる。マイクロデポジションヘッド５０の角度方向は、ヘッド組立体及び（又は）基板の横方向動きによって画定された平面に対して調整される。マイクロデポジションヘッド５０が基板５３の動きに対してほぼ垂直に方向決めされる（矢印１５６で示す）際には、ピッチは１５０で例示するように最大値である。同様に、ヘッド５０で掃引される面積も１５２で示すように最大値である。ヘッド５０の角度が垂直方向から小さくなるにつれて、ピッチは１６０で示すように、小さくなる。同様に、ヘッド５０で掃引される面積も１６２で示すように減少する。
【００４４】
次に図６〜図８を参照すると、特徴パターン２００が例示されている。特徴パターン２００は、個々の副特徴２０１を形成する、重ならない小滴を含んでいるが、小滴すなわち副特徴２０１は重なることもできる。個々の副特徴２０１間の間隔は比較的小さく又は比較的大きく調整できる。図６の例では、特徴パターン２００は、２０２−１、２０２−２、２０２−３で特定した三つのパスにおいてマイクロデポジションされる。各ノズル１３４−１、１３４−２、１３４−３、・・・・・及び１３４−ｎは副特徴２０１の列を堆積する。パス２０２−１及び２０２−２中のマイクロデポジションヘッド５０の位置は、それぞれ、パス２０２−２及び２０２−３におけるマイクロデポジションヘッド５０の幅だけずらされる。
【００４５】
より一般的には、特徴パターン２００は最小でｎ個のパスにおいてマイクロデポジションされ得る。パスｎの数は、マイクロデポジションヘッド５０の幅で割った特徴パターンの長さ（パスの方向に垂直な方向における）の総括整数値で決められる。マイクロデポジションヘッド５０は、マイクロデポジションヘッド５０のほぼ幅に離間されるｎ個の異なったパス位置に配置される。同じ列の副特徴の全てをマイクロデポジションするのに同じノズルが用いられる。
【００４６】
マスクを用いることにより、パスの数は増える。特徴パターン２００の副特徴は（ｎ＋ｍ）個のパスにおいて本発明に従ってマイクロデポジションされる。マイクロデポジションヘッド５０は、マイクロデポジションヘッド５０の幅より狭い間隔で離間される位置を通るように動かされる。同じ列における副特徴２０１のすべてをマイクロデポジションするのに同じノズルは用いられない。
【００４７】
特徴パターン２００の一部２０４を図７に示す。マイクロデポジションヘッド５０を用いて、第１のノズル１３４−１は、適当な時間に流体の小滴を作動することによって特徴パターン２０４の第１列２０６−１における行２０８−１、２０８−４、２０８−６、２０８−７の副特徴をマイクロデポジションできる。同様に、第２、第３、・・・第ｎ番目の列２０６−２、２０６−３、・・・・、２０６−ｎはそれぞれ同じパス中に動揺にしてマイクロデポジションされる。
【００４８】
マイクロデポジションヘッド５０のピッチは、マイクロデポジションヘッドの動く方向にほぼ垂直であるように示されているが、上述のように他のピッチ角度を用いることもできる。さらに、ヘッド組立体は多数のマイクロデポジションヘッドを備えてもよい。多数のヘッドの相対位置は、マイクロアクチュエータを用いて調整され得るか又は製造において固定され得る。認められようにパスの方向における特徴パターンは任意の長さにできる。
【００４９】
動作中及び（又は）診断の間に一つ以上のノズルのミスアライメントが生じたり及び（又は）小滴の形成が変化したりし得る。さらに、動作ノズルの許容差が許容できなくなり得る。例えば、ノズル１３４−２がミスアライメントとなり及び（又は）理想でない小滴が形成され得る。代わりに、ノズル１３４−３、１３４−４の許容差は上記の例において記載したように１０％の差を生じ得る。パス方向において列における全ての副特徴２０１のような特定の領域における副特徴を形成するのに同じノズルを用いることによって、ミスアライメントしたノズル１３４−２（すなわち理想でない小滴形成をもつノズル）の影響又は機能しているノズルの許容差は、完成した装置に実質的な問題を生じさせ得る。マスクを用いることによって、局部の誤差率又は変動は低減され、このことは歩留まりを高める。
【００５０】
本発明によるマスク発生装置１１８は、特徴パターンにおける個々の副特徴をマイクロデポジションヘッド５０の特定のパス及びマイクロデポジションヘッドの特定のノズルに割り当てるマスクを提供する。マスク発生装置１１８は、ミスアライメントのノズル及び（又は）理想的でない小滴を発生するノズルの影響を低減するようにノズルの使用を変える。局所化した欠陥の可能性を低減することによって、マイクロデポジションプロセスの歩留まりが改善され得る。マスク発生装置１１８は、特徴パターンの副特徴に割り当てたノズル間の関係を変えるためランダム化機能又は他の適当な方法を使用し得る。
【００５１】
次に、図９〜図２２を参照すると、部分２０４に対するマスクが例示されている。図９には完全なマスクが示されている。マイクロデポジションヘッドの多数パス（２１０で概略的に表される）は同じ領域をカバーするように要求される。マイクロデポジションヘッド５０は、マスク発生装置１１８で発生したマスクに従って割り当てたノズルが小滴をマイクロデポジションできるように基板に対して動かされる。
【００５２】
図１０に示す最初のパスにおいて、マイクロデポジションヘッド５０の第１のノズル１３４−１は第２ｋ列２０６−２と整列される。第１のノズル１３４−１は第２の列２０６−２の第２の行２０８−２に小滴をマイクロデポジションして副特徴を形成する。第２のノズル１３４−２は、第３の列２０６−３の第３の行２０８−３に小滴をマイクロデポジションする。第４のノズル１３４−４は、第５の列２０６−５の第６の行２０８−６に小滴をマイクロデポジションする。認められ得るように、各列にマイクロデポジションされる小滴の数は変えることができる。
【００５３】
次に図１１を参照すると、第２のパスは、第１のノズル１３４−１を第４の列２０６−４に隣接させてマイクロデポジションヘッド５０を位置決めすることによって行われる。第１、第３、第４及び第５のノズル１３４−１、１３４−３、１３４−４、１３４−５は、それぞれ、第７、第８、第７及び第４の行２０８−７、２０８−８、２０８−７、２０８−４にそれぞれ小滴をマイクロデポジションする。
【００５４】
次に図１２を参照すると、第３のパスは、第１のノズル１３４−１を第６の列２０６−６に隣接させてマイクロデポジションヘッド５０を位置決めすることによって行われる。第１、第２及び第３のノズル１３４−１、１３４−２、１３４−３は、第４、第６及び第９の行２０８−４、２０８−６、２０８−９にそれぞれ小滴をマイクロデポジションする。
【００５５】
次に図１３を参照すると、第４のパスは、第１のノズル１３４−１を第８の列２０６−８に隣接させてマイクロデポジションヘッド５０を位置決めすることによって行われる。第１のノズル１３４−１は、それぞれ、第７の行２０８−７にそれぞれ小滴をマイクロデポジションする。
【００５６】
次に図１４を参照すると、第５のパスは、第２のノズル１３４−２を第１の列２０６−１に隣接させてマイクロデポジションヘッド５０を位置決めすることによって行われる。第２、第３、第４、第５及び第６のノズル１３４−２、１３４−３、１３４−４、１３４−５、１３４−６はそれぞれ、第７、第４、第２、第２及び第３の行２０８−７、２０８−４、２０８−２、２０８−２、２０８−３にそれぞれ小滴をマイクロデポジションする。
【００５７】
次に図１５を参照すると、第６パスは、第２のノズル１３４−２を第８の列２０６−８に隣接させてマイクロデポジションヘッド５０を位置決めすることによって行われる。第２のノズル１３４−２は、第１の行２０８−１に小滴をマイクロデポジションする。
【００５８】
次に図１６を参照すると、第７のパスは、第３のノズル１３４−３を第１の列２０６−１に隣接させてマイクロデポジションヘッド５０を位置決めすることによって行われる。第３及び第４のノズル１３４−３、１３４−４は、それぞれ、第１及び第５の行２０８−１、２０８−５にそれぞれ小滴をマイクロデポジションする。
【００５９】
次に図１７を参照すると、第８のパスは、第５のノズル１３４−５を第１の列２０６−１に隣接させてマイクロデポジションヘッド５０を位置決めすることによって行われる。第５、第６、第７及び第８のノズル１３４−５、１３４−６、１３４−７、１３４−８はそれぞれ、第４、第７、第９及び第４の行２０８−４、２０８−７、２０８−９、２０８−４にそれぞれ小滴をマイクロデポジションする。
【００６０】
次に図１８を参照すると、第９のパスは、第６のノズル１３４−６を第１の列２０６−１に隣接させてマイクロデポジションヘッド５０を位置決めすることによって行われる。第６、第７及び第８のノズル１３４−６、１３４−７、１３４−８はそれぞれ、第６、第３及び第８の行２０８−６、２０８−３、２０８−８にそれぞれ小滴をマイクロデポジションする。
【００６１】
次に図１９を参照すると、第１０のパスは、第６のノズル１３４−６を第３の列２０６−３に隣接させてマイクロデポジションヘッド５０を位置決めすることによって行われる。第５、第６、第７及び第８のノズル１３４−５、１３４−６、１３４−７、１３４−８はそれぞれ、第４、第７、第９及び第４の行２０８−４、２０８−７、２０８−９、２０８−４にそれぞれ小滴をマイクロデポジションする。
【００６２】
次に図２０を参照すると、第１１のパスは、第７のノズル１３４−７を第７の列２０６−７に隣接させてマイクロデポジションヘッド５０を位置決めすることによって行われる。第７のノズル１３４−７は、第４の行２０８−４に小滴をマイクロデポジションする。
【００６３】
次に図２１を参照すると、第１２のパスは、第８のノズル１３４−８を第２の列２０６−２に隣接させてマイクロデポジションヘッド５０を位置決めすることによって行われる。第８のノズル１３４−８は、第１の行２０８−１に小滴をマイクロデポジションする。
【００６４】
次に図２２を参照すると、第１３のパスは、第８のノズル１３４−８を第６の列２０６−６に隣接させてマイクロデポジションヘッド５０を位置決めすることによって行われる。第８のノズル１３４−８は、第２の行２０８−２に小滴をマイクロデポジションする。
【００６５】
認められ得るように、マイクロデポジションヘッドのノズル１３４がパス中に部分２０４の列と整列されない場合には、整列してないノズルは部分２０４の上方又は下方の列に小滴をマイクロデポジションするのに用いることができる。例えば、図１１に戻って参照すると、ノズル１３４−６、１３４−７及び１３４−８は、それぞれ列２０６−８の下方の一つ、二つ及び三つの列である特徴パターン２００の列に小滴をマイクロデポジションするのに用いられ得る。同様に、行２０８−９の前及び（又は）後の付加的な行は図１０〜図２２に示すパスの間にマイクロデポジションされ得る。
【００６６】
その他の機能はマスクを発生するマスク発生装置１１８によって用いられ得る。例えば必要な機能はランダムではない。さて図８を参照すると、三つのパスが望ましい場合には、副特徴の三分の一は図示したように配置したマイクロデポジションヘッド５０でマイクロデポジションされ得る。マイクロデポジションヘッドは第２の位置へ動かされ、そして副特徴の次の三分の一がマイクロデポジションされ得る。さらに、副特徴の最後の三分の一は第３の位置においてマイクロデポジションヘッド５０によってマイクロデポジションされ得る。
【００６７】
言い換えれば、マイクロデポジションパス中に同じノズルを用いて列に全ての副特徴をマイクロデポジションすることを伴わない任意の機能を用いることができる。付加的なマスク機能は、１９９２年１２月２９日発行のＷｉｔｔｍａｎｎの米国特許第５，１７５，８０４号、発明の名称“Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｃｏｌｏｒ  Ｉｍａｇｅ  Ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｆｒｏｍ  Ｃｏｌｏｒ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓ  Ｐｒｅｐａｒｅｄ  ｆｒｏｍ  Ｒａｎｄｏｍ  Ｆｉｘｅｄ  Ｓｉｚｅ  Ｄｏｔ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ”に開示されており、この米国特許は本命最初に参照文献として結合される。
【００６８】
次に図２３を参照すると、特徴パターンの部分２３０は、多数のパス中にマイクロデポジションされる幾つかの層を含み得る。例えば、副特徴２３４は、それぞれ第１、第２及び第３のパス中に同じノズルを用いてマイクロデポジションされる第１、第２及び第３の小滴２３８−１、２３８−２及び２３８−３を含んでいる。
【００６９】
次に図２４を参照すると、各層の副特徴は、図９と同様にして三つのパスでマイクロデポジションされ得る。しかし、副特徴２３４は、特定の厚さ又は他の設計パラメーターを有し得る。副特徴２３４を画定するのに使用されるノズルが一様な又は予定の小滴体積及び（又は）形状を堆積しない場合、及び（又は）小滴が正しく整列されない或いは隣接した機能しているノズルの許容差が許容できない場合には、副特徴は設計パラメーターに適合し得ない。誤ったノズルで生じた欠陥又は許容差が一つの層又はパスで単一小滴に限定され得る場合には、副特徴が設計パラメーターに適合する可能性は非常に高い。
【００７０】
従って、本発明によるマスク発生装置１１８は引き続いて層を堆積するのに異なったノズルを使用する。例えば、特徴２３４の第１の層２４８−１は一つのパス中に第６のノズル１34-6でマイクロデポジションされる。第２の層２４８−２は別のパス中に第５のノズル１３４−５で画定される。第３の層２４８−３は別のパス中に第３のノズル１３４−３で画定される。認められ得るように、層２５０−１、２５０−２、及び２５０−３の各々は一つ以上のパス中にマイクロデポジションされ得る。
【００７１】
当業者に認められ得るように、パスの数はノズルの設計限界及び許容誤差によって決まる。パスの数が増えれば、特徴パターンをマイクロデポジションするのに要する時間又はマイクロデポジション速度が増える傾向がある。またパスの数を増やすと、機能している及び（又は）機能不良なノズルの許容差変動の影響を低減することで特徴パターンの精度又は特性が増す傾向がある。
【００７２】
次に図２６を参照すると、ポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）ディスプレイ装置３００が例示されている。ＰＬＥＤ装置３００はガラスプレート３０４を有し、このガラスプレート３０４は、マイクロデポジション中、真空チャック３０６又は任意の他の適当な装置で保持される。ＰＬＥＤ装置３００はさらにＩＴＯアノード３０８、ホール輸送層（代表的にはＰＥＤＯＴ又はＰＡＮＩ）（図示していない）、ポリマー発光材料３１０及びレジスト３１２を有している。マイクロデポジションヘッド３１３は、ＰＬＥＤ画素の赤、緑及び青構成要素３１４、３１６、３１８の繰り返しパターンをマイクロデポジションするのに用いられる。
【００７３】
次に図２７を参照すると、ＰＬＥＤ画素３２０の赤、緑及び青構成要素３１４、３１６、３１８をマイクロデポジションする一つのパターンが示されている。各画素の赤、緑及び青画素構成要素３１４、３１６、３１８は、赤、緑及び青マイクロデポジションヘッドによってそれぞれマイクロデポジションされる。画素構成要素の各々は多数の隣接した及び（又は）重なった小滴を含んでいる。各画素構成要素の小滴は、好ましくは、各画素構成要素の小滴画なおウェット状態である間に、画素構成要素について全ての小滴をマイクロデポジションできるように同じノズルを用いてマイクロデポジションされる。
【００７４】
例えば、赤マイクロデポジションヘッドは、四つのノズルを用いて一つのパスにおいて図２７に符号“１”、“２”、“３”、“４”を付けた赤構成要素３１４をマイクロデポジションする。赤マイクロデポジションヘッドは位置決めし直され、そして、赤マイクロデポジションヘッドは、第２のパスにおいて図２７に符号“１”、“２”、“３”、“４”を付けた赤構成要素３２４をマイクロデポジションする。緑マイクロデポジションヘッドは、それぞれ第１及び第２のパスにおいて符号“１”、“２”、“３”、“４”を付けた緑構成要素３１６、３２６をマイクロデポジションする。青マイクロデポジションヘッドは、それぞれ第１及び第２のパスにおいて符号“１”、“２”、“３”、“４”を付けた青構成要素３１８、３２８をマイクロデポジションする。
【００７５】
例えば、緑マイクロデポジションヘッドにおける第２のノズルが十分な量のポリマー発光材料（許容差内の低い側か又は許容差外）を堆積していない場合には、その結果得られるＰＬＥＤディスプレイは人間の目で確認できるライン欠陥を持ち得る。同じ問題は、隣接したノズルがアライメント及び（又は）小滴体積の許容差の両端（及びその範囲内）にある場合、又はノズルが上記で説明したように小滴のアライメント又は体積の許容差外である場合に生じ得る。
【００７６】
次に図２８を参照すると、ＰＬＥＤ画素３２０の赤、緑及び青構成要素３１４、３１６、３１８をマイクロデポジションする別のパターンが示されている。各画素の赤、緑及び青画素構成要素３１４、３１６、３１８は、赤、緑及び青マイクロデポジションヘッドによってそれぞれマイクロデポジションされる。マスクは、上記で詳しく説明したように、ディスプレイの列又は行に同じカラーポリマー発光材料をもつ隣接した画素の画素構成要素をマイクロデポジションするのに用いられるノズルを変えるために用いられる。例えば、図２７の場合のように二つのパスを採用する代わりに、ＰＬＥＤは八つのパスを採用している。
【００７７】
例えば、緑マイクロデポジションヘッドにおける第２のノズルが十分な量のポリマー発光材料を堆積していない場合には、その結果得られるＰＬＥＤディスプレイは、マスクを用いれば、人間の目で確認できるライン欠陥が生じない。隣接したノズルがアライメント及び（又は）小滴体積の許容差の両端（及びその範囲内）にある場合、又はノズルが上記で説明したように小滴のアライメント又は体積の許容差外である場合には、マスキングプロセスによりノズルの悪影響は低減する。
【００７８】
単純なオフセット列オフセットパターンが図２８に示されているが、上記で述べたより複雑なランダム又は非ランダムマスクを使用することもできる。さらに、図２６〜図２８にはカラーＰＬＥＤが示されているが、同様な技術を用いてモノクロＰＬＥＤをマイクロデポジションすることもできる。
【００７９】
上記の記載から当業者には認められるように、本発明の広義の概念は種々の仕方で実施され得る。従って、本発明は特定の例について説明してきたが、本発明の範囲はそれらに限定されるものではなく、図面、明細書及び特許請求の範囲の記載に基いて他の変更が当業者に明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明によるマイクロデポジションシステムの一例を示す機能的ブロック線図。
【図２】図１のマイクロデポジションシステムのマスク発生モジュールを含む制御装置を示す機能的ブロック線図。
【図３】各ノズルに対して異なった作動波形を発生できる波形発生装置を示すブロック線図。
【図４】ノズル作動波形例の立上り勾配、持続時間、タイミング及び立下り勾配を示す図。
【図５Ａ】マイクロデポジションヘッドのピッチ調整を示す図。
【図５Ｂ】マイクロデポジションヘッドのピッチ調整を示す図。
【図６】流体材料の小滴によって画定される副特徴を含む基板上にマイクロデポジションされることになる特徴パターン例を示す図。
【図７】図６の特徴パターンの一部を示す図。
【図８】マスキングなしでマイクロデポジションを用いて単一パスで基板上に特徴パターンの一部の副特徴をマイクロデポジションする例を示す図。
【図９】ノズルのミスアライメント及び（又は）一つ以上のノズルの不適切な小滴形成による欠陥の影響を低減するためマスクを用いて基板上に副特徴をマイクロデポジションする例を示す図。
【図１０】図９の例示マスクの付加的な副特徴を堆積する連続したパスを示す図。
【図１１】図９の例示マスクの付加的な副特徴を堆積する連続したパスを示す図。
【図１２】図９の例示マスクの付加的な副特徴を堆積する連続したパスを示す図。
【図１３】図９の例示マスクの付加的な副特徴を堆積する連続したパスを示す図。
【図１４】図９の例示マスクの付加的な副特徴を堆積する連続したパスを示す図。
【図１５】図９の例示マスクの付加的な副特徴を堆積する連続したパスを示す図。
【図１６】図９の例示マスクの付加的な副特徴を堆積する連続したパスを示す図。
【図１７】図９の例示マスクの付加的な副特徴を堆積する連続したパスを示す図。
【図１８】図９の例示マスクの付加的な副特徴を堆積する連続したパスを示す図。
【図１９】図９の例示マスクの付加的な副特徴を堆積する連続したパスを示す図。
【図２０】図９の例示マスクの付加的な副特徴を堆積する連続したパスを示す図。
【図２１】図９の例示マスクの付加的な副特徴を堆積する連続したパスを示す図。
【図２２】図９の例示マスクの付加的な副特徴を堆積する連続したパスを示す図。
【図２３】多数の小滴層で画定した副特徴を含む特徴パターンを示す図。
【図２４】全ての層をマイクロデポジションするのに同じノズルを用いた図２３の特徴パターンにおける多層副特徴のデポジションを示す図。
【図２５】異なった層をマイクロデポジションするのに用いた種々のノズルによる図２３の特徴パターンにおける多層副特徴のデポジションを示す図。
【図２６】ポリマー発光ダイオード（ＰＬＥＤ）ディスプレイ装置を例示する斜視図。
【図２７】第１の方法を用いて画素を形成する赤、緑及び青の構成要素のマイクロデポジションを例示する図。
【図２８】本発明によるマスキング方法を用いて画素を形成する赤、緑及び青の画素構成要素のマイクロデポジションを例示する図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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