(57)【要約】【課題】機能性材料を含有する溶液のドットパターンが形成される機能性基体を形成するための新規な構成の製造装置を提供する。【解決手段】基体１４に対して溶液５６を噴射する噴射ヘッド１１と、その噴射ヘッド１１に情報を入力する情報入力手段２０とを有し、噴射ヘッド１１を保持手段２２に搭載されて基体１４に相対する位置に配し、情報入力手段２０により入力された情報に基づいて基体１４の所望の位置に溶液５６を噴射するようにする。また、保持手段２２にレーザ光照射手段２３を搭載し、基体１４表面１４ａに、レーザ光の軌跡に沿って溶液５６を付与し、レーザ光照射ヘッドユニット２３は、そのレーザ光照射ヘッドユニット２３に備えるレーザ光出射面２３ｅと基体１４表面１４ａとの距離Ｌが、基体１４表面１４ａに照射されるレーザ光のレーザスポット径より大きくするようにキャリッジ１２に取り付ける。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に機能性材料を含有する溶液を噴射付与し、該溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基体上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、
前記基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、
該噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、
前記噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて前記基体に相対する位置に配されるとともに、前記基体と相対移動を行いながら、前記情報入力手段により入力された前記溶液付与情報に基づいて前記基体の所望の位置に前記溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、
前記保持手段に前記基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、
該レーザ光照射手段によって前記基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って前記噴射ヘッドが溶液を付与し、
前記レーザ光照射手段は、該レーザ光照射手段に備えるレーザ光出射面と前記基体表面との距離が、前記基体表面に照射されるレーザ光のレーザスポット径より大きくするように前記保持手段に取り付けられたことを特徴とする機能性基体製造装置。
【請求項２】
基体上に機能性材料を含有する溶液を噴射付与し、該溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基体上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、
前記基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、
該噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、
前記噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて前記基体に相対する位置に配されるとともに、前記基体と相対移動を行いながら、前記情報入力手段により入力された前記溶液付与情報に基づいて前記基体の所望の位置に前記溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、
前記保持手段に前記基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、
該レーザ光照射手段によって前記基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って前記噴射ヘッドが溶液を付与し、
前記レーザ光照射手段は、該レーザ光照射手段に備えるレーザ光出射面と前記基体表面との距離が、前記噴射ヘッドにて噴射された溶液ドット径より大きくするように前記保持手段に取り付けられたことを特徴とする機能性基体製造装置。
【請求項３】
基体上に機能性材料を含有する溶液を噴射付与し、該溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基体上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、
前記基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、
該噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、
前記噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて前記基体に相対する位置に配されるとともに、前記基体と相対移動を行いながら、前記情報入力手段により入力された前記溶液付与情報に基づいて前記基体の所望の位置に前記溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、
前記保持手段に前記基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、
該レーザ光照射手段によって前記基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って前記噴射ヘッドが溶液を付与し、
前記レーザ光照射手段は、該レーザ光照射手段に備えるレーザ光照射部と前記噴射ヘッドの吐出口部との距離が、前記噴射ヘッドにて噴射された溶液ドット径より大きくするように前記保持手段に取り付けられたことを特徴とする機能性基体製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の機能性基体製造装置によって製造されることを特徴とする機能性基体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体上に機能性材料を含有する溶液を噴射付与し、該溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基体上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置、詳しくは吐出装置を用いた機能性材料の膜形成、特に膜パターン形成製造装置およびそれによって形成された機能性基体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細な微粒子／超微粒子を用いた発光素子／媒体および光プロセシング素子／媒体等の各種素子が研究されている。このような微粒子の素子への応用のためには、固体基板上への微粒子含有材料の膜もしくは層の堆積によって得られる高密度集積が重要である。この微粒子が高密度に集積した薄膜は、具体的には発光素子（LED）（Alivisatos et al．）、光電変換素子（Greenham， N． C．， et al．， Phys． Rev． B， 54， 17628 (1996) ）、超高速ディテクター（Bhargava）、ナノ構造メモリ素子（Chen et al． ）、ナノ粒子配列からなる多色デバイス（Dushkin et al．）等への応用が報告されている。
【０００３】
一方、配向性の優れた無機化合物薄膜の形成方法として、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ）、クラスターイオンビーム法、イオンビーム照射真空蒸着法、化学気相成長法（ＣＶＤ）、物理気相成長法（ＰＶＤ）、液相エピタキシー法（ＬＰＥ）等が知られている。また有機化合物薄膜の形成方法として、ラングミュア・ブロジェット法（ＬＢ法）等が知られている。一般に量子ドットと呼ばれるものは、前記したＭＢＥ法などの真空装置を用いて高真空中で昇華させた原料物質が固体基板上で自己組織的にドットを形成する過程を利用して作製することができる。
【０００４】
しかしながら上記のような方法ではドット間の距離の制御やサイズ分布の制御は困難であり、所望の構造に制御するためには多大なコストがかかるという問題がある。そこでこのような問題を解決できる技術として、インクジェット原理、すなわち液体噴射ヘッドによって、微粒子含有材料の膜を形成することが提案されている。たとえば、ナノ粒子を含有するエマルションを固体基板上にインクジェットコーティングし、フォトルミネッセンス強度を励起光の照射時間もしくは照射量の関数として増加あるいは増加及び記憶させることができる機能を有する超微粒子（ナノ粒子）の集合体からなる薄膜を固体基板上に形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また近年、液晶ディスプレイに替わる自発光型ディスプレイとして有機物を用いた発光素子の開発が加速している。このような素子形成も、機能材料のパターン化により行われ、一般的にはフォトリソグラフィー法により行われている。たとえば、有機物を用いた有機エレクトロルミネッセンス（以下有機ＥＬと記す）素子としては、低分子を蒸着法で成膜する方法が報告されている（例えば、非特許文献１参照。）。また有機ＥＬ素子において、カラー化の手段としては、マスク越しに異なる発光材料を所望の画素上に蒸着し形成する方法が行われている。
【０００６】
しかしながら、このような真空成膜による方法、フォトリソグラフィー法による方法は、大面積にわたって素子を形成するには、工程数も多く、生産コストが高いといった欠点がある。
そこでこのような課題に対しても、このような有機ＥＬ素子に代表されるような機能性素子形成のための、機能性材料膜の形成およびパターン化にあたり、インクジェット液滴付与手段（例えば、特許文献２〜７参照。）によって、真空成膜法とフォトリソグラフィー・エッチング法等によらずに、安定的に歩留まり良くかつ低コストで機能性材料を所望の位置に付与することが実現できる。
【０００７】
たとえば機能性素子の一例として有機ＥＬ素子を考えた場合、このような有機ＥＬ素子を構成する正孔注入／輸送材料ならびに発光材料を溶媒に溶解または分散させた組成物を、インクジェットヘッドから吐出させて透明電極基板上にパターニング塗布し、正孔注入／輸送層ならびに発光材層をパターン形成すれば比較的容易に実現できる。
また同様の原理をこのような機能性素子の他に、回路基板製作に応用しようという研究もなされている。たとえば、従来から、回路基板の製造方法として、次のような方法が知られている。
【０００８】
（１）銅張り積層板上に、レジストを被覆し、フォトリソグラフィ法により、回路パターンの露光、未露光レジストの溶解除去、レジスト除去部のエッチングにより銅線パターンを形成する方法。
（２）セラミックス基板上にスクリーン印刷により導電ペーストを所望の回路パターンに印刷し、非酸化雰囲気中で熱処理して導電ペースト中の金属微粒子を焼結して導電パターンを形成する方法。
（３）絶縁基板上に、導電金属の蒸着により薄膜の導電層を形成し、この導電層上に、レジストを被覆し、フォトリソグラフィ法により、回路パターンの露光、未露光レジストの溶解除去、レジスト除去部のエッチングにより銅線パターンを形成する方法。
【０００９】
これらの方法は、ファインパターンの形成には不向きであるという問題があるため、たとえば、基体上に、インクジェットヘッドを用いて、金属ペーストにより直接回路パターンを描画するようにし、ファインパターンの形成が容易で、廃液処理の必要がなく、生産工程が単純で設備費や生産コストが少なくて済む配線パターンの形成方法および回路基板の製造方法が提案されている（例えば、特許文献８参照。）。
一方、本発明者も先に、インクジェット原理を利用して、電子源基板製造を行う発明を提案している（例えば、特許文献９参照。）。
さらに、同様な基板を製作する際の基板の表面改質処理に関する方法が提案されている（例えば、特許文献１０参照。）。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−１２６６８１号公報
【特許文献２】米国特許第３０６０４２９号明細書
【特許文献３】米国特許第３２９８０３０号明細書
【特許文献４】米国特許第３５９６２７５号明細書
【特許文献５】米国特許第３４１６１５３号明細書
【特許文献６】米国特許第３７４７１２０号明細書
【特許文献７】米国特許第５７２９２５７号明細書
【特許文献８】特開２００２−１３４８７８号公報
【特許文献９】特開２００１−３１９５６７号公報
【特許文献１０】特開平１１−２０４５２９号公報
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ５１(１２)，２１，１９８７年９月，ｐ．９１３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、インクジェット原理を利用したこのような提案が種々行われ始めているが、このような手段で各種デバイス、あるいはパターン基板／基体、構造物等を製作しようという考えはまだ新しく、やっと開発の途についたという状況である。
そのような課題の１つとして、このような溶液の基板／基体への付着特性がある。すなわち、溶液のドットパターンを基板／基体上の所望の場所に正しく付着／定着させることができるか否かが、より高精細なパターンを形成する際に特に重要な課題である。特許文献１０には、各種処理手段の提案はあるものの、より具体的な方法についてはまだ未知の部分が多い。
【００１２】
本発明は上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、このような機能性材料を含有する溶液のドットパターンが形成される機能性基体を形成するための新規な構成の製造装置を提案することにある。
また第２の目的は、このような機能性基体を形成するための他の構成の製造装置を提案することにある。
さらに第３の目的は、このような機能性基体を形成するためのさらに他の構成の製造装置を提案することにある。
また第４の目的は、このような製造装置によって製作され、高精細かつ高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このため請求項１に記載の発明は、基体上に機能性材料を含有する溶液を噴射付与し、該溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基体上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、
前記基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、
該噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、
前記噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて前記基体に相対する位置に配されるとともに、前記基体と相対移動を行いながら、前記情報入力手段により入力された前記溶液付与情報に基づいて前記基体の所望の位置に前記溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、
前記保持手段に前記基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、
該レーザ光照射手段によって前記基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って前記噴射ヘッドが溶液を付与し、
前記レーザ光照射手段は、該レーザ光照射手段に備えるレーザ光出射面と前記基体表面との距離が、前記基体表面に照射されるレーザ光のレーザスポット径より大きくするように前記保持手段に取り付けられたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、基体上に機能性材料を含有する溶液を噴射付与し、該溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基体上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、
前記基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、
該噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、
前記噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて前記基体に相対する位置に配されるとともに、前記基体と相対移動を行いながら、前記情報入力手段により入力された前記溶液付与情報に基づいて前記基体の所望の位置に前記溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、
前記保持手段に前記基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、
該レーザ光照射手段によって前記基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って前記噴射ヘッドが溶液を付与し、
前記レーザ光照射手段は、該レーザ光照射手段に備えるレーザ光出射面と前記基体表面との距離が、前記噴射ヘッドにて噴射された溶液ドット径より大きくするように前記保持手段に取り付けられたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、基体上に機能性材料を含有する溶液を噴射付与し、該溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を前記基体上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、
前記基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、
該噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、
前記噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて前記基体に相対する位置に配されるとともに、前記基体と相対移動を行いながら、前記情報入力手段により入力された前記溶液付与情報に基づいて前記基体の所望の位置に前記溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、
前記保持手段に前記基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、
該レーザ光照射手段によって前記基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って前記噴射ヘッドが溶液を付与し、
前記レーザ光照射手段は、該レーザ光照射手段に備えるレーザ光照射部と前記噴射ヘッドの吐出口部との距離が、前記噴射ヘッドにて噴射された溶液ドット径より大きくするように前記保持手段に取り付けられたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１に記載の機能性基体製造装置によって製造されることを特徴とする機能性基体である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、その噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて基体に相対する位置に配されるとともに、基体と相対移動を行いながら、情報入力手段により入力された溶液付与情報に基づいて基体の所望の位置に溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、保持手段に基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、そのレーザ光照射手段によって基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って噴射ヘッドが溶液を付与するので、高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を得ることができるようになった。
【００１８】
また、レーザ光照射手段は、そのレーザ光照射手段に備えるレーザ光出射面と基体表面との距離が、基体表面に照射されるレーザ光のレーザスポット径より大きくするように保持手段に取り付けられるので、基体にレーザ光照射による前処理をした際に生ずる揮発物等がレーザ光出射部に付着・堆積して、レーザ光出射機能に悪影響を及ぼしたりすることを回避でき、レーザ光照射による基板前処理という機能を安定して行うことができるようになり、高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を得ることができるようになった。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、その噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて基体に相対する位置に配されるとともに、基体と相対移動を行いながら、情報入力手段により入力された溶液付与情報に基づいて基体の所望の位置に溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、保持手段に基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、そのレーザ光照射手段によって基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って噴射ヘッドが溶液を付与するので、高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を得ることができるようになった。
【００２０】
また、レーザ光照射手段は、そのレーザ光照射手段に備えるレーザ光出射面と基体表面との距離が、噴射ヘッドにて噴射された溶液ドット径より大きくするように保持手段に取り付けられるので、溶液を噴射した際に発生する浮遊ミストや基体からの跳ね返りミストがレーザ光出射部に付着・堆積して、レーザ光出射機能に悪影響を及ぼしたりするということを回避でき、レーザ光照射による基板前処理という機能を安定して行うことができるようになり、高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を得ることができるようになった。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、基体に対して機能性材料を含有した溶液を噴射する噴射ヘッドと、その噴射ヘッドに溶液付与情報を入力する情報入力手段とを有し、噴射ヘッドは、保持手段に搭載されて基体に相対する位置に配されるとともに、基体と相対移動を行いながら、情報入力手段により入力された溶液付与情報に基づいて基体の所望の位置に溶液を噴射する機能性基体製造装置であって、保持手段に基体上にレーザ光を照射するレーザ光照射手段を搭載して、そのレーザ光照射手段によって基体表面に照射されるレーザ光の軌跡に沿って噴射ヘッドが溶液を付与するので、高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を得ることができるようになった。
【００２２】
また、レーザ光照射手段は、そのレーザ光照射手段に備えるレーザ光照射部と噴射ヘッドの吐出口部との距離が、噴射ヘッドにて噴射された溶液ドット径より大きくするように保持手段に取り付けられたことを特徴とするので、溶液を噴射した際に発生する浮遊ミストや基体からの跳ね返りミストがレーザ光出射部に付着・堆積して、レーザ光出射機能に悪影響を及ぼしたりするということを回避でき、レーザ光照射による基板前処理という機能を安定して行うことができるようになり、高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を得ることができるようになった。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、機能性基体が、上記いずれかの効果を奏する機能性基体製造装置によって製造されるので、簡単に高精細かつ高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を得ることができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１は、ガラス基板、プラスチック基板、Ｓｉ等の半導体基板、ガラス・エポキシ基板、フレキシブル基板等に本発明の手法によってパターンを形成する例を示している。なおここでは基板の例で説明を行うが、本発明はシート状の基板のみに適用されるのではなく、ブロック状の基体にも適用される。これは、後述のようにインクジェット噴射原理によって溶液を非接触の状態で付着させることによってなせる業であり、被付着物（基板／基体）が、平板状ではない立体構造のものであっても機能性材料含有溶液を付着させて、機能性基体（構造物）を形成できるのである。
【００２５】
図１（ａ）は、基板上に端子が形成されている状態を示し、図の点線部は後述のような配線パターンが生成される領域である。図１（ｂ）は、機能性材料を含有する溶液を、液滴噴射原理によって、噴射、描画して、配線パターンを形成した例である。
ここで、機能性材料を含有した溶液を付与する手段として本発明では、インクジェットの技術が適用される。以下にその具体的方法を説明する。
図２は、本発明のパターン配線基板、あるいは機能デバイスを形成する製造装置の一実施例を説明するための図で、図中、符号１１は吐出ヘッドユニット（噴射ヘッド）、１２は噴射ヘッド保持手段であるキャリッジ、１３は基板保持台、１４は配線基板、あるいは機能デバイスを形成する基板、１５は機能性材料を含有する溶液の供給チューブ、１６は信号供給ケーブル、１７は噴射ヘッド／レーザ照射ヘッドコントロールボックス（溶液タンク含む）、１８はキャリッジ１２のＸ方向スキャンモータ、１９はキャリッジ１２のＹ方向スキャンモータ、２０はコンピュータ、２１はコントロールボックス、２２（２２Ｘ１、２２Ｙ１、２２Ｘ２、２２Ｙ２）は基板位置決め／保持手段である。この場合は、基板保持台１３に置かれた基板１４の前面を噴射ヘッド１１がキャリッジ走査により移動し、機能性材料を含有する溶液を噴射付与する例である。なお、本発明においては、基板１４上に機能性材料を含有する溶液を噴射付与する前に、レーザ光照射による前処理を行うが、それについては後述する（図１１等）。
【００２６】
図３は本発明のパターン配線基板の製造、あるいは機能デバイス形成に適用される液滴付与装置の構成を示す概略図で、図４は図３の液滴付与装置の吐出ヘッドユニットの要部概略構成図である。
図３の構成は図２の構成と異なり、基板１４側を移動させて配線パターン、あるいは機能デバイスを基板に形成するものである。図３及び図４において、符号３１はヘッドアライメント制御機構、３２は検出光学系、３３は噴射ヘッド、３４はヘッドアライメント微動機構、３６は画像識別機構、３７はＸＹ方向走査機構、３８は位置検出機構、３９は位置補正制御機構、４０は噴射ヘッド駆動・制御機構、４１は光軸、４２は素子電極、４３は液滴、４４は液滴着弾位置である。
【００２７】
吐出ヘッドユニット１１の液滴付与装置（噴射ヘッド３３）としては、機能性材料を含有した溶液を吐出できるものであればいかなる機構でも良く、特に０．１ｐｌ〜数１００ｐｌ程度の溶液を噴射できるインクジェット原理の機構が望ましい。
インクジェット方式としては、たとえば米国特許第３６８３２１２号明細書に開示されている方式（Ｚｏｌｔａｎ方式）、米国特許第３７４７１２０号明細書に開示されている方式（Ｓｔｅｍｍｅ方式）、米国特許第３９４６３９８号明細書に開示されている方式（Ｋｙｓｅｒ方式）のようにピエゾ振動素子に、電気的信号を印加し、この電気的信号をピエゾ振動素子の機械的振動に変え、該機械的振動に従って微細なノズルから液滴を吐出飛翔させるものがあり、通常、総称してドロップオンデマンド方式と呼ばれている。
【００２８】
他の方式として、米国特許第３５９６２７５号明細書、米国特許第３２９８０３０号明細書等に開示されている方式（Ｓｗｅｅｔ方式）がある。これは連続振動発生法によって帯電量の制御された記録液体の小滴を発生させ、この発生された帯電量の制御された小滴を、一様の電界が掛けられている偏向電極間を飛翔させることで、記録部材上に記録を行うものであり、通常、連続流方式、あるいは荷電制御方式と呼ばれている。
【００２９】
さらに他の方式として、特公昭５６−９４２９号公報に開示されている方式がある。これは液体中で気泡を発生せしめ、その気泡の作用力により微細なノズルから液滴を吐出飛翔させるものであり、サーマルインクジェット方式、あるいはバブルジェット（登録商標）方式と呼ばれている。
このように液滴を噴射する方式は、ドロップオンデマンド方式、連続流方式、サーマルインクジェット方式等あるが、必要に応じて適宜その方式を選べばよい。
【００３０】
本発明では、このようなパターン配線基板、あるいは機能デバイス（機能素子）を形成した機能性基板／基体を製造する製造装置（図２）において、基板１４はこの装置の基板位置決め／保持手段２２によってその保持位置を調整して決められる。図２では簡略化しているが、基板位置決め／保持手段２２は基板１４の各辺に当接されるとともに、Ｘ方向およびそれに直交するＹ方向にサブミクロンオーダーで微調整できるようになっているとともに、噴射ヘッドコントロールボックス１７、コンピュータ２０、コントロールボックス２１等と接続され、その位置決め情報および微調整変位情報等と、液滴付与の位置情報、タイミング等は、たえずフィードバックできるようになっている。
【００３１】
さらに本発明のパターン配線基板／基体、あるいは機能デバイスを形成した機能性基板／基体を製造する製造装置では、Ｘ、Ｙ方向の位置調整機構の他に図示しない（基板１４の下に位置するために見えない）、回転位置調整機構を有している。これに関連して先に本発明のパターン配線基板／基体、あるいは機能デバイス形成基板／基体の形状および形成される機能デバイス群の配列等に関して説明する。
本発明のパターン配線基板／基体、あるいは機能デバイス形成基板／基体は、その目的、用途に応じて、ガラス基板、セラミックス基板、ＰＥＴを始めとする各種プラスチック基板、Ｓｉ等の半導体基板、ガラス・エポキシ基板、ポリイミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム等の高分子フィルムよりなるフレキシブル基板等が好適に用いられる。たとえば各種プラスチック基板や高分子フィルムは軽量化が要求されるパターン配線基板／基体、あるいは機能デバイスに効果的である。
【００３２】
本発明のパターン配線基板／基体、あるいは機能デバイス形成基板／基体に使用する各種プラスチック基板や高分子フィルムの形状は、このような基板を経済的に生産、供給する、あるいは最終的に製作される機能デバイス形成基板の用途から、矩形である。つまり、その矩形形状を構成する縦２辺、横２辺はそれぞれ、縦２辺が互いに平行、横２辺が互いに平行であり、かつ縦横の辺は直角をなすような基板である。
このような基板に対して本発明では、形成される機能デバイス群をマトリックス状に配列し、このマトリックスの互いに直交する２方向が、この基板の縦方向の辺あるいは横方向の辺の方向と平行であるように機能デバイス群を配列する。このように機能デバイス群をマトリックス状に配列する理由および、基板の縦横の辺をそのマトリックスの直交する２方向と平行になるようにする理由を以下に述べる。
【００３３】
図２あるいは図３に示したように、本発明では、最初に基板１４と吐出ヘッドユニット１１の溶液噴射口面の位置関係が決められた後は、特に位置制御を行うことはない。つまり、吐出ヘッドユニット１１は基板１４に対して一定の距離を保ちながら機能デバイス群の形成面に対して平行にＸ、Ｙ方向の相対移動を行いつつ、上記溶液の噴射を行う。つまりこのＸ方向及びＹ方向は互いに直交する２方向であり、基板の位置決めを行う際に、基板の縦辺あるいは横辺をそのＹ方向あるいはＸ方向と平行になるようにしておけば、形成される機能デバイス群もそのマトリックス状配列の２方向がそれぞれ平行であるため、相対移動を行いつつ噴射する機構のみで高精度のデバイス群形成を行うことができる。言い換えるならば、本発明のような基板形状、機能デバイス群のマトリックス状配列、直交するＸ、Ｙの２方向の相対移動装置にすれば、デバイス形成の液滴噴射を行う前の基板の位置決めを正確に行えば、高精度な機能デバイス群のマトリックス状配列が得られるということである。
【００３４】
ここで、先ほどの回転位置調整機構に戻って説明する。前述のように本発明では、デバイス形成の液滴噴射を行う前の基板の位置決めを正確に行い、ＸおよびＹ方向の相対移動のみを行い、他の制御を行わず、高精度な機能デバイス群のマトリックス状配列を得ようというものである。その際問題となるのは、最初に基板の位置決めを行う際の回転方向（Ｘ、Ｙの２方向で決定される平面に対して垂直方向の軸に対する回転方向）のズレである。
この回転方向のズレを補正するために本発明では、前述のように図示しない（基板１４の下に位置して見えない）、回転位置調整機構を有している。これにより回転方向のズレも補正し、基板の辺を位置決めすると、本発明の装置では、ＸおよびＹ方向のみの相対移動で、高精度な機能デバイス群のマトリックス状配列が得られる。
【００３５】
以上はこの回転位置調整機構を、図２の基板位置決め／保持手段で２２（２２Ｘ１、２２Ｙ１、２２Ｘ２、２２Ｙ２）とは別物の機構として説明した（基板１４の下に位置して見えない）が、基板位置決め／保持手段２２に回転位置調整機構を持たせることも可能である。例えば、基板位置決め／保持手段２２は、基板１４の辺に当接され、基板位置決め／保持手段２２全体が、Ｘ方向あるいはＹ方向に位置を調整できるようになっているが、基板位置決め／保持手段２２の基板１４の辺に当接される部分において、距離をおいて設けられた２本のネジが独立に動くようにしておけば、角度調整が可能である。なお、この回転位置制御情報も上記のＸ、Ｙ方向の位置決め情報および微調整変位情報等と同様に噴射ヘッドコントロールボックス１７、コンピュータ２０、コントロールボックス２１等と接続され、液滴付与の位置情報、タイミング等が、たえずフィードバックできるようになっている。
【００３６】
以上の説明は、本発明に好適に使用される基板が、基本的に矩形形状であるということを前提としたものであるが、例外としてＳｉ等の半導体基板は丸いウエハとして供給されるので、その場合は、結晶方位軸の方向を示すオリフラ（オリエンテーションフラット）と呼ばれる直線状の１辺を上記基板位置決め／保持手段２２に当接させればよい。
【００３７】
次に本発明の位置決めの他の手段、構成について説明する。
上記の説明は基板位置決め／保持手段２２は、基板１４の辺に当接され、基板位置決め／保持手段２２全体が、Ｘ方向あるいはＹ方向に位置を調整できるようにしたものであるが、ここでは、基板１４の辺ではなく、基板上に互いに直交する２方向に帯状パターンを設けるようにした例について説明する。前述のように本発明では基板上に機能デバイス群をマトリックス状に配列して形成されるが、ここでは、前記のような互いに直交する２方向の帯状パターンをこのマトリックスの互いに直交する２方向と平行になるように形成しておく。このようなパターンは、基板上にフォトファブリケーション技術によって容易に形成できる。
【００３８】
本発明は、マトリックス状に配列された多数の機能デバイス群を形成する場合の他に、図１に示したような配線パターンを形成する場合にも適用されるが、このような配線パターンも、この例のように直交する２方向に形成し、それが、それぞれ基板の縦、横方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に平行になるように形成する。この配線パターンは、本発明の基板の本来の機能を阻害しない位置に、このような位置決めの目的のためのパターンとして形成してもよいし、また、素子電極４２（図４）や、各デバイスのＸ方向配線やＹ方向配線等の配線パターンを本発明の互いに直交する２方向の帯状パターンとみなしてもよい。このような帯状パターンを設けておけば、図４で後述するような、ＣＣＤカメラとレンズとを用いた検出光学系３２によってパターン検出ができ、位置調整にフィードバックできる。
【００３９】
次に上記Ｘ、Ｙ方向に対して垂直方向であるＺ方向であるが、本発明では、最初に基板１４と吐出ヘッドユニット１１の溶液噴射口面の位置関係が決められた後は、特に位置制御を行うことはない。つまり、吐出ヘッドユニット１１は基板１４に対して一定の距離を保ちながらＸ、Ｙ方向の相対移動を行いつつ、機能性材料を含有する溶液の噴射を行うが、その噴射時には、吐出ヘッドユニット１１のＺ方向の位置制御は特に行わない。その理由は、噴射時にその制御を行うと、機構、制御システム等が複雑になるだけではなく、基板１４への液滴付与による機能デバイスの形成が遅くなり、生産性が著しく低下するからである。
【００４０】
かわりに本発明では基板１４の平面度やその基板１４を保持する部分の装置の平面度、さらに吐出ヘッドユニット１１をＸ、Ｙ方向に相対移動を行わせるキャリッジ機構等の精度を高めるようにすることで、噴射時のＺ方向制御を行わず、吐出ヘッドユニット１１と基板１４のＸ、Ｙ方向の相対移動を高速で行い、生産性を高めている。一例をあげると、本発明の溶液付与時（噴射時）における基板１４と吐出ヘッドユニット１１の溶液噴射口面の距離の変動は２ｍｍ以下におさえられている（基板１４のサイズが１００ｍｍ×１００ｍｍ以上、４０００ｍｍ×４０００ｍｍ以下の場合で）。
【００４１】
なお、通常Ｘ、Ｙ方向の２方向で決まる平面は水平（鉛直方向に対して垂直な面）に維持されるように装置構成されるが、基板１４が小さい場合（例えば５００ｍｍ×５００ｍｍ以下の場合）には必ずしもＸ、Ｙ方向の２方向で決まる平面を水平にする必要はなく、その装置にとってもっとも効率的な基板１４の配置の位置関係になるようにすればよい。
【００４２】
次に、図４により吐出ヘッドユニット１１の構成を説明する。
図４において、符号３２は基板１４上の画像情報を取り込む検出光学系であり、液滴４３を吐出させる噴射ヘッド３３に近接し、検出光学系３２の光軸４１および焦点位置と、噴射ヘッド３３による液滴４３の着弾位置４４とが一致するよう配置されている。
この場合、図３に示す検出光学系３２と噴射ヘッド３３との位置関係はヘッドアライメント微動機構３４とヘッドアライメント制御機構３１により精密に調整できるようになっている。また、検出光学系３２には、ＣＣＤカメラとレンズとを用いている。
【００４３】
図３において、符号３６は先の検出光学系３２で取り込まれた画像情報を識別する画像識別機構であり、画像のコントラストを２値化し、２値化した特定コントラスト部分の重心位置を算出する機能を有したものである。具体的には（株）キーエンス製の高精度画像認識装置、ＶＸ−４２１０を用いることができる。
これによって得られた画像情報に機能性素子基板１４上における位置情報を与える手段が位置検出機構３８である。これには、ＸＹ方向走査機構３７に設けられたリニアエンコーダ等の測長器を利用することができる。
【００４４】
また、これらの画像情報と機能性素子基板１４上での位置情報をもとに、位置補正を行うのが位置補正制御機構３９であり、この機構によりＸＹ方向走査機構３７の動きに補正が加えられる。また、噴射ヘッド制御・駆動機構４０によって噴射ヘッド３３が駆動され、液滴が機能性素子基板１４上に付与される。これまで述べた各制御機構は、制御用コンピュータ３５により集中制御される。
ところで、図４で液滴が基板面に斜めに噴射する図を示したが、これは検出光学系３２と、噴射ヘッド３３を併せて図示するためにこのように液滴が斜めに飛翔している図としたが、実際には基板に対してほぼ垂直に当たるように噴射付与するようにする。
【００４５】
なお、以上の説明は、吐出ヘッドユニット１１は固定で、機能性素子基板１４がＸＹ方向走査機構３７により任意の位置に移動することで吐出ヘッドユニット１１と機能性素子基板１４との相対移動を実現しているが、図２のように、機能性素子基板１４を固定とし、吐出ヘッドユニット１１がＸＹ方向に走査するような構成としてもよいことはいうまでもない。特に２００ｍｍ×２００ｍｍ程度の中型基板〜２０００ｍｍ×２０００ｍｍあるいはそれ以上の大型基板の製作に適用する場合には、後者のように機能性素子基板１４を固定とし、吐出ヘッドユニット１１が直交するＸ、Ｙの２方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのような直交する２方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。
【００４６】
また、基板サイズが２００ｍｍ×２００ｍｍ程度以下の場合には、液滴付与のための吐出ヘッドユニットを２００ｍｍの範囲をカバーできるラージアレイマルチノズルタイプとし、吐出ヘッドユニットと基板の相対移動を直交する２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に行うことなく、１方向のみ（例えばＸ方向のみ）に相対移動させて行うことも可能であり、量産性も高くすることができるが、基板サイズが２００ｍｍ×２００ｍｍ以上の場合には、そのような２００ｍｍの範囲をカバーできるラージアレイマルチノズルタイプの吐出ヘッドユニットを製作することは技術的／コスト的に実現困難であり、本発明のように吐出ヘッドユニット１１が直交するＸ、Ｙの２方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのような直交する２方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。
【００４７】
特に最終的な基板としては、２００ｍｍ×２００ｍｍより小さいものを製作する場合であっても、大きな基板から複数個取りして製作するような場合には、その元の基板は、４００ｍｍ×４００ｍｍ〜２０００ｍｍ×２０００ｍｍあるいはそれ以上のものを使用することになるので、吐出ヘッドユニット１１が直交するＸ、Ｙの２方向に走査するようにし、溶液の液滴の付与をこのような直交する２方向に順次行うようにする構成としたほうがよい。
【００４８】
液滴４３の材料は機能性材料を含有した溶液であり、例えば、微細な導電性微粒子を含有した溶液が使用される。具体的には、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ等の金属微粒子を含有した溶液が好適に使用される。
特に、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのような金属微粒子を用いると、電気抵抗が低く、かつ腐食に強い微細回路パターンを形成することができる。なお、このような回路パターンの他に、例えば、Ｐｔやニクロム材料の微粒子を含有した溶液を使用することによって、抵抗素子を作製したり、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＰｂＯ、Ｓｂ2Ｏ3等の酸化物、ＨｆＢ2、ＺｒＢ2、ＬａＢ6、ＣｅＢ6、ＹＢ4、ＧｄＢ4等の硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン等の微粒子含有した溶液を使用することによって、電子放出素子を作製したりすることができる。
【００４９】
本発明において、このような微細な導電性微粒子を含有した溶液は、水性系溶液と油性系溶液がある。
このような微細な導電性微粒子を、水を主体とする分散媒に分散せしめてなる水性系溶液は、例えば、次のような方法で調整することができる。
すなわち、塩化金酸や硝酸銀のような金属イオンソース水溶液に水溶性の重合体を溶解させ、撹拌しながらジメチルアミノエタノールのようなアルカノールアミンを添加する。数１０秒〜数分で金属イオンが還元され、平均粒径０．５μｍ（５００ｎｍ）以下の金属微粒子が析出する。塩素イオンや硝酸イオンを限外ろ過などの方法で除去した後、濃縮・乾燥することにより濃厚な導電性微粒子含有溶液が得られる。この導電性微粒子含有溶液は、水やアルコール系溶媒、テトラエトキシシランやトリエトキシシランのようなゾルゲルプロセス用バインダーに安定に溶解・混合することが可能である。
【００５０】
微細な導電性微粒子を油を主体とする分散媒に分散せしめてなる油性系溶液は、例えば、次のような方法で調整することができる。
すなわち、油溶解性のポリマーをアセトンのような水混和性有機溶媒に溶解させ、この溶液を金属イオンソース水溶液と混合する。混合物は不均一系であるが、これを撹拌しながらアルカノールアミンを添加すると金属微粒子は重合体中に分散した形で油相側に析出してくる。これを濃縮・乾燥させると水性系と同様の濃厚な導電性微粒子含有溶液が得られる。この導電性微粒子含有溶液は、芳香族系、ケトン系、エステル系などの溶媒やポリエステル、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂等に安定に溶解・混合することが可能である。
【００５１】
導電性微粒子含有溶液の分散媒中における導電性微粒子の濃度は、最大８０重量％とすることが可能であるが、用途に応じて適宜稀釈して使用する。
通常、導電性微粒子含有溶液における導電性微粒子の含有量は２〜５０重量％、界面活性剤および樹脂の含有量は０．３〜３０重量％、粘度は３〜３０センチポイズが適当である。
液滴４３の材料として他には、たとえば、ＣｕＣｌ等のＩ−ＶＩＩ族化合物半導体、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ等のII−VI族化合物半導体、ＩｎＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、及びIV族半導体のような半導体結晶、ＴｉＯ2、ＳｉＯ、ＳｉＯ2等の金属酸化物、蛍光体、フラーレン、デンドリマー等の無機化合物、フタロシアニン、アゾ化合物等の有機化合物からなるもの、またはそれらの複合材料等のナノ粒子を含有した溶液があげられる。
【００５２】
本発明において対象となるナノ粒子としては、通常、粒径が０．０００５〜０．２μｍ（０．５〜２００ｎｍ）、好ましくは０．０００５〜０．０５μｍ（０．５〜５０ｎｍ）の微粒子があげられるが、より厳密には、溶液製造上の微粒子分散安定性や、噴射時の目詰まり発生、さらにはパターン形成される基板の表面粗さなどを考慮して決められる。
なお、本発明の目的を損なわない範囲で、これらナノ粒子の表面を化学的あるいは物理的に修飾しても良く、また界面活性剤や分散安定剤や酸化防止剤などの添加剤を加えても良い。このようなナノ粒子はコロイド化学的な手法、例えば逆ミセル法（Lianos、 P．et al．， Chem． Phys． Lett．， 125， 299 (1986)）やホットソープ法（Peng， X． et al．， J． Am． Chem． Soc．， 119， 7019 (1997)）によって合成することができる。
【００５３】
本発明に好適に使用できるナノ粒子含有溶液は、上記ナノ粒子を連続相が水相であり分散相が油相であるエマルション（Ｏ／Ｗエマルション）に分散させた分散液である。
上記水相は水を主体とするが、水に水溶性有機溶剤を添加して用いてもよい。水溶性有機溶剤としてはエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール（＃２００、＃４００）、グリセリン、前記グリコール類のアルキルエーテル類、Ｎ−メチルピロリドン、１、３−ジメチルイミダゾリノン、チオジグリコール、２−ピロリドン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エタノール、イソプロパノール等が挙げられる。水性分散媒体中の水溶性有機溶剤の使用量は、通常３０重量％以下が好ましく、さらには２０重量％とするのがより好ましい。
【００５４】
分散液中のナノ粒子の含有量は、所望の膜（層）構造または粒子配列構造及び膜（層）厚により異なるが分散液の全重量に対し、通常０．０１〜１５重量％の範囲で用いられるが、０．０５〜１０重量％の範囲とするのがより好ましい。ナノ粒子の含有量が少な過ぎるとデバイス機能を充分に発現することが出来なくなる可能性があり、逆に多過ぎるとインクジェット原理で液滴を噴射する際の吐出安定性が損なわれる。
【００５５】
また本発明に好適に使用され、インクジェット原理で噴射されるナノ粒子含有溶液は、分散液中に、界面活性剤、及びナノ粒子の分散用溶媒を共存させるのが好ましい。界面活性剤としては、例えばアニオン系界面活性剤（ドデシルスルホン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートのアンモニウム塩など）、ノニオン系界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミドなど）があげられ、これらを単独または二種以上混合して用いることができる。
【００５６】
界面活性剤の量は溶液の全重量に対し、通常、０．１〜３０重量％の範囲で用いられるが、５〜２０重量％の範囲とするのがより好ましい。界面活性剤がこの範囲よりも少な過ぎると水性分散体中で油水分離が生じ、液滴噴射付与による均一なパターンのコーティングができない場合がある。逆にこの範囲より多過ぎると水性分散媒体の粘度が高くなりすぎる傾向がある。
ナノ粒子の分散用溶媒としては、通常トルエン、ヘキサン、ピリジン、クロロホルムなどの液体であり、揮発性であることが望ましい。分散用溶媒の量は通常、０．１〜２０重量％程度の範囲で用いられるが、１〜１０重量％の範囲がより好ましい。分散用溶媒がこの範囲よりも少な過ぎると水性媒体中に含有させることのできる超微粒子の量が少なくなる。逆にこの範囲より多過ぎると水性分散媒体中で油水分離が生じる場合がある。
【００５７】
さらに、分散液中に有機化合物を溶解させておくこともできる。このような有機化合物としては、トリオクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）、チオフェノール、フォトクロミック化合物（スピロピラン、フルギド等）、電荷移動型錯体、電子受容性化合物等があげられ、常温で固体であるものが好ましい。この場合、分散液中の前記有機化合物の量は、ナノ粒子の重量に対し、１／１００００以上、好ましくは１／１０００〜１０倍程度である。
なお本発明の目的を損なわない範囲で、懸濁液に界面活性剤や分散安定剤や酸化防止剤などの添加剤、またはポリマー、塗布・乾燥過程でゲル化する材料などのバインダーを加えても良い。
【００５８】
このようなナノ粒子含有溶液をインクジェット原理によって基板上に液滴付与し、乾燥させてパターン配線形成、あるいは機能デバイス形成を行う。本発明においては、たとえば、先ず大気圧中において、−２０〜２００℃、好ましくは０〜１００℃程度で１時間以上、好ましくは３時間以上風乾し、その後必要に応じて減圧乾燥を行っても良い。この際の減圧度は１×１０5Ｐａ以下であればよいが、好ましくは１×１０4Ｐａ以下程度であり、温度は通常−２０〜２００℃、好ましくは０〜１００℃である。また、減圧時間は１〜２４時間程度である。
【００５９】
上記の方法により得られるナノ粒子薄膜の厚さは特に限定されるものではないが、通常、ナノ粒子の直径〜１ｍｍ、好ましくはナノ粒子の直径〜１００μｍ程度である。また、ナノ粒子薄膜内において、ナノ粒子はある程度以上の密度で存在するのが好ましい。その意味からナノ粒子の集合体における個々のナノ粒子間の平均粒子間距離は、通常粒子直径の１０倍以内の範囲であり、さらには粒子直径の２倍以内の範囲であることが好ましい。この平均粒子間距離が大き過ぎるとナノ粒子は集団的機能を示さなくなる。
他の機能性材料を含有した溶液としては、有機ＥＬ材料を溶解した溶液が好適に使用される。例えば赤、緑、青に発色する有機ＥＬ材料を溶解した溶液として、以下のような組成のものがある。
【００６０】
溶媒：ドデシルベンゼン／ジクロロベンゼン（１／１、体積比）
赤色発色の場合の組成物：ポリフルオレン／ペリレン染料（９８／２、重量比）
緑色発色の場合の組成物：ポリフルオレン／クマリン染料（９８．５／１．５、重量比）
青色発色の場合の組成物：ポリフルオレン
【００６１】
さらに他の機能性材料としては、先に述べた有機ＥＬ材料の他に、例えばポリフェニレンビニレン系（ポリパラフェニリレンビニレン系誘導体）、ポリフェニレン系誘導体、その他、ベンゼン誘導体に可溶な低分子系有機ＥＬ材料、高分子系有機ＥＬ材料、ポリビニルカルバゾール等の材料を用いることができる。有機ＥＬ材料の具体例としては、ルブレン、ペリレン、９，１０−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン６、キナクリドン、ポリチオフェン誘導体等が挙げられる。また、有機ＥＬ表示における周辺材料である電子輸送性、ホール輸送性材料も本発明の機能性素子を製作する機能材料として使用される。
【００６２】
他の本発明の機能性素子を製作する機能材料としては、この他に半導体等に多用される層間絶縁膜のシリコンガラスの前駆物質であるか、シリカガラス形成材料を挙げることができる。かかる前駆物質として、ポリシラザン（例えば東燃製）、有機ＳＯＧ材料等が挙げられる。また有機金属化合物を用いても良い。
さらに他の例として、カラーフィルター用材料が挙げられる。具体的には、スミカレッドＢ（商品名、住友化学製染料）、カヤロンフアストイエローＧＬ（商品名、日本化薬製染料）、ダイアセリンフアストブリリアンブルーＢ（商品名、三菱化成製染料）等の昇華染料等を用いることができる。
【００６３】
本発明の溶液組成物において、ベンゼン誘導体の沸点が１５０℃以上であることが好ましい。このような溶媒の具体例としては、Ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、１，２，３−トリクロロベンゼン、Ｏ−クロロトルエン、ｐ−クロロトルエン、１−クロロナフタレン、ブロモベンゼン、Ｏ−ジブロモベンゼン、１−ジブロモナフタレン等が挙げられる。これらの溶媒を用いることにより、溶媒の揮散が防げるので好適である。これらの溶媒は芳香族化合物に対する溶解度が大きく好適である。また、本発明の溶液組成物ドデシルベンゼンを含むことが好ましい。ドデシルベンゼンとしてはｎ−ドデシルベンゼン単一でも良く、また異性体の混合物を用いることもできる。
【００６４】
この溶媒は沸点３００℃以上、粘度６ｃｐ以上（２０℃）の特性を有し、この溶媒単一でももちろん良いが、他の溶媒に加えることにより、溶媒の揮散を効果的に防げ、好適である。また上記溶媒のうちドデシルベンゼン以外は粘度が比較的小さいため、この溶媒を加えることにより粘度も調整できるため非常に好適である。本発明によれば、上述したような溶液組成物を吐出装置により基板上に吐出により供給した後、基板を吐出時温度より高温で処理して膜化する機能膜形成法が提供される。吐出温度は室温であり、吐出後基板を加熱することが好ましい。
【００６５】
このような処理をすることにより、吐出時溶媒の揮散、温度の低下により析出した内容物が再溶解され、均一、均質な機能膜を得ることができる。上述の機能膜の作製法において、吐出組成物を吐出装置により基板上に供給後、基板を吐出時温度より高温に処理する際に、加圧しながら加熱することが好ましい。このように処理することにより、加熱時の溶媒の揮散を遅らすことができ、内容物の再溶解が更に促進される。その結果均一、均質な機能膜を得ることができる。また、上述の機能膜の作製法において、前記基板を高温処理後直ちに減圧にし、溶媒を除去することが好ましい。このように処理することにより、溶媒の濃縮時の内容物の相分離を防ぐことができる。
【００６６】
なお機能性素子として有機トランジスタなども本発明の手法を利用して好適に製作される。さらに、噴射溶液としてレジスト材料などを用いることによって、レジストパターンやレジスト材料による３次元構造体を形成する場合にも適用され、本発明でいうところの機能性素子とは、このようなレジスト材料のような樹脂材料によって形成される膜パターンあるいは３次元構造体も含むものである。
いずれの材料においても、本発明は溶液中の揮発成分を揮発させ、固形分を基板上に残留させることによってパターン配線形成、あるいは機能デバイス形成等を行うものである。この固形物がそれぞれのパターンあるいはデバイスの機能を発生させるものであり、溶媒（揮発成分）はインクジェット原理で液滴を噴射付与するための手段（vehicle）である。
【００６７】
次に本発明に好適に適用される液体噴射ヘッドについて、図５、図６を用いて説明する。この例は７ノズルの例である。
この液体噴射ヘッドは、溶液５６が導入される流路４５内にエネルギー作用部としてピエゾ素子４６を設けたものである。ピエゾ素子４６にパルス状の信号電圧を印加して図５（ａ）に示すようにピエゾ素子４６を歪ませると、流路４５の容積が減少すると共に圧力波が発生し、その圧力波によってノズル１から液滴４３が吐出する。図５（ｂ）はピエゾ素子４６の歪がなくなって流路４５の容積が増大した状態である。
【００６８】
ここでノズル１直前の流路４５に導入される溶液５６は、フィルター５７を通過してきたものである。本発明ではこのように、フィルター５７を噴射ヘッド内に設け、ノズル１の最近傍にフィルター除去機能を持たせている。こうすることにより、本発明の溶液中の導電性微粒子あるいはナノ粒子とは別のそれらよりもっと大きな異物粒子をトラップし、基板上に形成されるパターンあるいはデバイスの性能低下を起こさないようにしている。このようなフィルター５７は小型の簡易フィルターとすることによって、図６に示したように噴射ヘッド１１内に組み込むことが可能となっている。そして噴射ヘッド１１そのものもコンパクト化を実現できている。
このようなフィルター５７は、たとえばステンレスメッシュフィルターが好適に用いられ、その孔径（フィルターメッシュサイズ）は、０．８μｍ〜２μｍとされる。
【００６９】
次に本発明に好適に適用される液体噴射ヘッドの他の例について、図７を用いて説明する。この例はサーマル方式（バブル方式）の液体噴射ヘッドの例であり、液滴噴射の原動力は、溶液中で瞬時に発生する膜沸騰気泡の成長作用力である。
ここで示した液体噴射ヘッドは、溶液が流れる流路短部から液滴が噴射するタイプのものであり、エッジシューター型と呼ばれるものである。
ここでは、液体噴射ヘッドのノズル数を４個とした例を示している。この液体噴射ヘッドは、発熱体基板６６と蓋基板６７とを接合させることにより形成されており、発熱体基板６６は、シリコン基板６８上にウエハプロセスによって個別電極６９と共通電極７０とエネルギー作用部である発熱体７１とを形成することによって構成されている。
【００７０】
一方、蓋基板６７には、機能性材料を含有する溶液が導入される流路を形成するための溝７４と、流路に導入される前記溶液を収容する共通液室を形成するための凹部領域７５とが形成されており、これらの発熱体基板６６と蓋基板６７とを図７に示すように接合させることにより、前記流路及び前記共通液室が形成される。なお、発熱体基板６６と蓋基板６７とを接合させた状態においては、前記流路の底面部に前記発熱体７１が位置し、流路の端部にはこれらの流路に導入された溶液の一部を液滴として吐出させるための前記ノズル６５が形成されている。なおここでは、ノズル形状は矩形であるが、これは丸形状であってもよい。なお前記蓋基板６７には、供給手段（図示せず）によって前記供給液室内に溶液を供給するための溶液流入口７６が形成されている。
【００７１】
本発明では複数の液滴により１つの機能性素子を形成する、あるいは、複数滴によって、機能性素子などを形成するパターンをドットを重ね打ちしたり接触させたりして形成する。よって、このようなマルチノズル型の液体噴射ヘッドを用いると大変効率的に機能性素子を形成することができる。なおこの例では４ノズルの液体噴射ヘッドを示しているが、必ずしも４ノズルに限定されるものではなく、ノズル数が多ければ多いほど機能性素子の形成が効率的になることは言うまでもない。ただし、単純に多くすればよいということではなく、多くすれば液体噴射ヘッドも高価になり、また噴射ノズルの目詰まりによる確率も高くなるので、それらも考慮し装置全体のバランス（装置コストと機能性素子の製作効率のバランス）を考えて決められる。
【００７２】
図８はこのようにして製作されたマルチノズル型の液体噴射ヘッドをノズル側から見た図を示している。本発明では、このようなマルチノズル型の液体噴射ヘッドを図９に示すように、噴射する溶液ごとに設け、キャリッジ搭載される。図１０はその斜視図である。
図９、図１０にはそれぞれのマルチノズル型の液体噴射ヘッドをＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと符号をつけているが、それぞれ各液体噴射ヘッドＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄはノズル部分が各液体噴射ヘッドごとに離間して構成されるとともに各液体噴射ヘッドごとに異なる種類の導電性微粒子含有溶液、ナノ粒子含有溶液、あるいは有機ＥＬ材料含有溶液等を噴射することができる。
【００７３】
本発明は、導電性微粒子含有溶液あるいはナノ粒子含有溶液などを噴射付与して、機能デバイスや配線パターンを製作するものであるが、単一の溶液のみを噴射するのみならず、この例のように、複数種類の溶液を噴射することができるので、たとえば、電極パターンを形成する溶液と機能デバイス形成する溶液を組み合わせたデバイス構造体を簡単に形成することができる。
【００７４】
次に本発明のさらに他の特徴について説明する。
ここでは溶液の基板／基体への付着特性の向上について説明する。本発明においては、より高精細なパターンを形成するために、溶液のドットパターンを基板／基体上の所望の場所に正しく付着／定着させるために、基板／基体上に前処理を行うようにしている。
図１１は図２に示した本発明のパターン配線基板、あるいは機能デバイスを形成する製造装置を模式的に示した図である。ここでは図２において説明を省略した前述の前処理機能について説明するが、図１１は必ずしも全ての構成を示しているわけではない。
【００７５】
図中、符号１１は吐出ヘッドユニット（噴射ヘッド）、１２はキャリッジ、１３は基板保持台、１４は機能性素子を形成する基板、１５は機能性材料を含有する溶液の供給チューブ、２３はレーザ光照射ヘッドユニット、２４はレーザ光制御信号ケーブル、２５はコントロールユニット、４９は補助容器、５０は補助容器液面、５１は液容器、５２は容器保持部材、５３は容器保持部材の縁、５４はポンプである。なおコントロールユニット２５は、噴射ヘッド１１の溶液噴射部や液容器５１より上方に位置するように配置しているが、これは不慮の事故によって、コントロールユニット２５に電気系統に溶液がかからないようにするためである。
【００７６】
なお、本発明においては、キャリッジ１２上に、噴射ヘッド１１とレーザ光照射ヘッドユニット２３を併設し、両者はキャリッジ１２の動きにあわせて同時に移動する。
また、本発明では、機能性材料を含有する溶液を基板１４に噴射付与する前に、その噴射付与領域に、先にレーザ光照射ヘッドユニット２３によってレーザ光照射を行い、溶液の付着特性を向上させるために前処理を行うようにする。例えばエキシマレーザやＹＡＧレーザ、半導体レーザ等を照射し、基板表面の溶液付着力改質を行い、その後、機能性材料を含有する溶液を噴射付与する。
【００７７】
図１１の例では、レーザ光照射ヘッドユニット２３として、レーザダイオードとレーザ光を集光するためのレンズ群およびレンズ群を駆動して適正にレーザ光を基板上に集光するためのアクチュエータ装置等を備えたものとした。
レーザダイオードとしては例えば波長４２６ｎｍ（青色）〜６５０ｎｍ（赤色）〜７８０ｎｍ（赤外）等のものが使用できるが、今回は波長６５０ｎｍ、出力５０ｍＷのものを使用した。
本発明ではこのようなレーザ光照射ヘッドユニット２３により、基板上のレーザ光を所望のサイズに絞り、レーザ光を照射してなる軌跡にならって溶液を付与する。なお、基板（基体）表面に集光されたレーザスポット径については、その後の溶液ドット径、すなわち形成されるパターン幅等を考慮して決められるが、他の重要因子として、レーザスポット照射によって表面改質を行う際に発生する揮発物等の浮遊によるレーザ光学系への付着、汚染状況も考慮する必要があるが、これについては後述する。
【００７８】
なおここでの説明は、基板を固定してキャリッジが移動するようにしているが、前述の図３の構成のように、基板側を移動させてレーザ光を照射、溶液噴射付与を行ってもよい。すなわち、噴射ヘッドとレーザ光照射ヘッドユニットを搭載したキャリッジは、基板（基体）に対して相対的に移動しながら、レーザ光を照射、溶液噴射付与を行う。
【００７９】
図１２はこのようにして製作されるパターン配線の１例である。ここではＰＥＴ基板上にＩＴＯ膜によって形成した２つの電極パターン（端子）を、機能性材料を含有する溶液を噴射付与し、丸いドットによるパターンをつなぎ合わせて配線パターンを形成した。
機能性材料を含有する溶液としては以下のものを使用した。すなわち、硝酸銀に水溶性の重合体を溶解させ、撹拌しながらジメチルアミノエタノールを添加し、３分で金属イオンを還元し、平均粒径０．５μｍ（５００ｎｍ）以下のＡｇ微粒子を析出させた。その後、限外ろ過膜により、塩素イオンや硝酸イオンなどを除去し、濃縮・乾燥することにより濃厚なＡｇ微粒子含有溶液を得た。
【００８０】
さらにこのＡｇ微粒子含有溶液をアセトンに溶解させ、さらに撹拌しながらアルカノールアミンを添加し、Ａｇ微粒子を重合体中に分散した形で油相側に析出させた。これを濃縮・乾燥させた濃厚なＡｇ微粒子含有溶液を水、アルコールならびにエチレングリコールの混合溶媒に溶解・混合させて噴射溶液とした。溶液中のＡｇ微粒子の含有量は１０重量％、溶液中の樹脂分含有量は２０重量％とした。またエチレングリコール添加量を調整し、各溶液の粘度は２０センチポイズに統一した。なお、溶液中のＡｇ微粒子の平均粒子径は、遠心分離機を使用して０。０００５μｍになるようにした。
【００８１】
図１２に示したパターン配線のより詳しい製作方法を以下に説明する。図１３は、ＰＥＴ基板上に形成したＩＴＯ膜による電極パターン（端子）である。ここではＩＴＯ薄膜をフォトリソグラフィー、エッチング等によって、図示のような矩形パターン形状とした。次に、図１４に示したように、キャリッジ上に噴射ヘッドとともに搭載されたレーザ光照射手段によって、キャリッジ走査を行いつつレーザ光スポット照射を順次行い、図示のような照射パターンとした。
【００８２】
その後、レーザ照射パターンの軌跡をなぞるようにして溶液噴射パターン（配線パターン）を形成する（図１５）。なお、図１４に示したように、レーザ光照射パターンの形成を終了してから、図１５のように溶液噴射パターンを形成してもよいが、本発明では、図１６に示すように、キャリッジ等の保持手段に噴射ヘッドとレーザ光照射ヘッドユニットを搭載しているので、一連のレーザ光照射パターン全体の形成が終了してから、溶液噴射パターンを形成するのではなく、レーザ光照射を行っていくつかレーザスポットが照射された後に順次、溶液噴射パターンを形成していけば効率よく作業が進む。
【００８３】
図１６は本発明の噴射ヘッド１１とレーザ光照射ヘッドユニット２３を搭載したキャリッジ１２部分の拡大図である（キャリッジ駆動機構などは省略している）。本発明では、このように噴射ヘッド１１とレーザ光照射ヘッドユニット（レーザ光照射手段）２３をキャリッジ１２等の保持手段に搭載し、溶液を噴射する前に、レーザ光照射を行って基体１４の表面１４ａの前処理を行うものであるが、その際重要となるのは、レーザ光照射ヘッドユニット２３のレーザ光照射部２３Ｅの出射面（レーザ光出射面）２３ｅと表面１４ａの前処理が行われる基体１４までの距離Ｌである。これは本発明が、噴射ヘッド１１とレーザ光照射ヘッドユニット２３をキャリッジ１２等の保持手段に搭載し、溶液噴射前にレーザ光照射を行って基板１４の前処理を行うという特殊性による。
【００８４】
すなわち、レーザ光照射部２３Ｅの出射面２３ｅと基体１４の表面１４ａまでの距離Ｌを適切に選ばないと基板１４上にレーザ光照射による前処理をした際に生ずる揮発物等がレーザ光照射ヘッドユニット２３の光学系、つまり出射面２３ｅである最外面（基板に最も近い面）のレンズ表面に付着、堆積していくことにより、長期的にその光学系の光学的性質を阻害するおそれがあるということである。
このような不具合を回避するためには、その揮発物等が漂う距離以上にレーザ光照射部を基体から離して、キャリッジ等の保持手段に搭載したレーザ光照射手段を基体と相対的な移動を行うようにし、レーザ光照射による前処理を行えばよい。
【００８５】
通常、レーザスポットによって揮発する揮発物は照射部からほぼ等方的に拡散、浮遊するので、レーザスポット径ＬＤの半径１／２ＬＤまでの距離が、浮遊する揮発物等が到達する距離と考えられる。しかしながら実際の前処理は、熱の拡散もあって照射されたレーザスポット径ＬＤよりわずかに広がった領域まで行われるので、本発明ではより安全を見込んで、この浮遊する揮発物等が到達する距離を基体表面に照射されるレーザスポット径ＬＤより大となる距離とみなしている。すなわちレーザ光照射部２３Ｅの出射面２３ｅと基体１４の表面１４ａとの距離Ｌをレーザスポット径ＬＤより大きくするようにしてレーザ光照射ヘッドユニット２３をキャリッジ１２等の保持手段に搭載している。
【００８６】
このような距離Ｌを維持して、レーザ光照射による前処理を行えば、レーザ光照射ヘッドユニット２３の光学系、つまり出射面２３ｅである最外面（基板に最も近い面）のレンズ表面に揮発物等は付着、堆積することなく、その光学系はいつも安定した光学的性質を維持することができる。
１例をあげると図１４の丸いパターン、すなわちレーザスポット径ＬＤは照射したレーザスポットを模式的に示したものであるが、このレーザスポット径ＬＤのサイズはここではΦ１０μｍとして、前処理を行い、基体１４の表面１４ａから、出射面２３ｅであるレーザ光照射ヘッドユニット２３の最外面までの距離Ｌを、３μｍ、５μｍ、１０μｍ、１５μｍと変えて実験を行った。基体材料としては、ＰＥＴ基板を使用した。その結果、３μｍ、５μｍ、１０μｍの場合は、レーザ照射光学系の最外面のレンズ面が揮発物等によって汚れたが、１５μｍの場合は全く揮発物等が付着せず、清浄な状態が維持された。すなわち、レーザ光出射部と基体の距離Ｌを照射するレーザスポット径ＬＤより大となるようにしておけば、汚染がないことがわかる。
【００８７】
すなわち、基体１４上に機能性材料を含有する溶液５６を噴射付与し、その溶液５６中の揮発成分を揮発させ、固形分を基体１４上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、基体１４に対して機能性材料を含有した溶液５６を噴射する噴射ヘッド１１と、その噴射ヘッド１１に溶液付与情報を入力する情報入力手段（コンピュータ２０）とを有し、噴射ヘッド１１は、キャリッジ（保持手段）１２に搭載されて基体１４に相対する位置に配されるとともに、基体１４と相対移動を行いながら、コンピュータ２０により入力された溶液付与情報に基づいて基体１４の所望の位置に溶液５６を噴射する機能性基体製造装置であって、キャリッジ１２に基体１４上にレーザ光を照射するレーザ光照射ヘッドユニット（レーザ光照射手段）２３を搭載して、そのレーザ光照射ヘッドユニット２３によって基体１４表面１４ａに照射されるレーザ光の軌跡に沿って噴射ヘッド１１が溶液５６を付与し、レーザ光照射ヘッドユニット２３は、そのレーザ光照射ヘッドユニット２３に備えるレーザ光出射面２３ｅと基体１４表面１４ａとの距離Ｌが、基体１４表面１４ａに照射されるレーザ光のレーザスポット径ＬＤより大きくするようにキャリッジ１２に取り付けられる。
【００８８】
ところで他の材料を基体１４として使用した場合であるが、上記実験はレーザ照射によって揮発物の発生が生じやすい樹脂材料であるＰＥＴで行っているので、他のガラス、セラミックス等の樹脂よりも揮発しにくい材料を基体とした場合には、この条件、すなわち、レーザ光出射部と基体の距離Ｌを照射するレーザスポット径より大となるようにしておけば汚染が防げることはいうまでもない。
なおこの時、良好な前処理を行うためには隣接するレーザスポットは互いに重なり合うようにするのがよい。好ましくは、スポット径半径以上重なり合うようにして照射する。
またこの時、レーザ光スポットのパルス発振周波数は、例えば２０ｋＨｚ以上とし、後述の溶液噴射頻度以上とする。これは、本発明のようにレーザ光照射を行ってこのようなパターン配線を行う際に、レーザ光照射手段の単位時間当たりの発光回数を、噴射ヘッドから噴射される溶液の液滴の単位時間当たりの噴射個数より大とすることにより、レーザ光照射が原因となって生産性低下を引き起こすことのないようにするためである。
【００８９】
図１５は、図１４に示したレーザスポット照射パターンの軌跡にならって、Ａｇ微粒子含有溶液を噴射付与して形成したＡｇ微粒子含有溶液による配線パターンの１例であるが、このような溶液ドットによる配線パターンは、完成後、あるいはその後の使用時に発生する断線不良を考慮して、隣接ドットは、互いに重なり合うようにして打ち込まれる。より好ましくは、溶液ドット径ＳＤの半径１／２ＳＤ以上重なり合うように打ち込むのがよい。
ここで使用した噴射ヘッド１１は、図５、図６に示したようなピエゾ素子を液滴吐出の原動力とするものである。すなわち電気−機械変換素子であるピエゾ素子の機械的変位を液室の振動板の変位とし、その変位作用力で、微細な吐出口から液滴を噴射するものである。
【００９０】
なお、図には示していないが、ノズル１面に別途ノズル孔を穿孔したノズルプレートを設けた構造とした噴射ヘッドを使用した。またそのノズル数も、図では簡略化した７ノズルの例を示しているが、実際に使用したのはノズル（吐出口）の数が６４個で、その配列密度が１００ｄｐｉのものである。液滴噴射の駆動電圧は１８Ｖ、駆動周波数は１６ｋＨｚとした。吐出口径はΦ１０μｍとし、またそのノズルプレートはＮｉのエレクトロフォーミングによって形成したものであり、吐出口部分の板厚は１５μｍとした。
【００９１】
（第２の実施の形態）
ところで前述のように本発明では、噴射ヘッドとレーザ光照射手段をキャリッジ等の保持手段に搭載し、溶液噴射前にレーザ光照射を行って基体の表面の前処理を行うものであるが、ここでも、レーザ光照射手段のレーザ光出射部と表面の前処理が行われる基体までの距離Ｌが重要である。これも本発明が、噴射ヘッドとレーザ光照射手段をキャリッジ等の保持手段に搭載し、溶液噴射前にレーザ光照射を行って基板の前処理を行い、さらに溶液噴射を行うという特殊性による。
すなわち、レーザ光出射部と基体までの距離Ｌを適切に選ばないと基板上に溶液の液滴を噴射した場合に発生する浮遊ミストや基体からの跳ね返りミストがレーザ光照射手段の光学系、つまり最外面（基板に最も近い面）のレンズ表面に付着、堆積していくことにより、長期的にその光学系の光学的性質を阻害するおそれがあるということである。
【００９２】
このような不具合を回避するためには、そのミストが漂う距離以上にレーザ光照射部を基体から離して、キャリッジ等の保持手段に搭載したレーザ光照射手段を基体と相対的な移動を行うようにし、レーザ光照射、液滴噴射を行えばよい。
通常、このようなミストによるレーザ光学系の汚染は、溶液を噴射ヘッドから噴射する際の液滴形成条件を適切に選ぶ、すなわち液滴形成時にミストが発生するような条件ではなく、良好な噴射条件、例えば、主滴の近傍にサテライト滴、あるいはミスト状飛散滴を伴わないような液滴噴射条件とすることにより、少なくとも、液滴形成、噴射時に起因するものは回避することが可能である。
【００９３】
しかしながら、噴射された溶液の液滴が基体に衝突、付着する際に発生する基体からの跳ね返りミストなどは、その発生をなくすことは難しい。しかしながら、この基体からの跳ね返りミストは、注意深く観察すると、基体からほぼ等方的に飛散、浮遊している。また、そのミスト１個の質量は、基体上で、１ドットを形成する液滴（主滴）と比較するとはるかに小さく（１／１００００〜１／１０００程度）であり、その運動エネルギーは小さく、それほど遠くまで跳ね返ることはない。
１例をあげると上記噴射ヘッドの条件の場合、形成される溶液の単独のドットは約Φ１５μｍの大きさとなるが、跳ね返りミストを、顕微鏡下でその挙動を観察すると、基体からほぼ等方的に跳ね返り、浮遊しているのが認められる。そしてその跳ね返りの距離は溶液の液滴ドット径に満たない程度である。これは上記のように跳ね返りミストの運動エネルギーが非常に小さいためと考えられる。ただし跳ね返り後、一部浮遊状態で存在するミストが存在し、それがレーザ光学系の汚染を生じせしめるおそれがあるので注意する必要がある。
【００９４】
そこで本発明では、そのようなミストによるレーザ光学系の汚染を回避できる条件を見出すために基体面から、レーザ照射光学系の最外面までの距離Ｌを、５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍと変えて実験を行った。
ところで通常、紙に溶液が付着した場合は溶液が紙の内部に浸透していくが、ここで使用した材料は、溶液が浸透しない材料であるＰＥＴ基板である。これは溶液の液滴が衝突した際に、紙と違ってミストの跳ね返りがよく起こる材料であり、このような厳しい条件で最適化を行っておけば、どのような材料にも適用できるからである。つまり本結果はガラスやセラミックス等の材料を使用した場合にも適用できるものである。なざなら、これらの材料も紙と違って、溶液が内部に浸透しない材料だからである。
【００９５】
上記実験の結果以下のようなことが判明した。すなわち、レーザ光照射ヘッドユニット（レーザ光照射手段）２３の最外面の出射面２３ｅまでの距離Ｌが５μｍ、１０μｍ、１５μｍの場合は、レーザ光照射ヘッドユニット２３の最外面の出射面（レーザ光出射面）２３ｅであるレンズ面が溶液ミストによって汚れたが、２０μｍの場合は全く溶液ミストが付着せず、清浄な状態が維持された。すなわち、レーザ光照射部２３Ｅの出射面２３ｅと基体１４の表面１４ａとの距離Ｌを、形成される溶液ドット径ＳＤより大となるようにしておけば、汚染がないことがわかった。
なお、上記例では形成される単独の溶液ドット径ＳＤは約Φ１５μｍの大きさであり、これはレーザスポット径ＬＤ（Φ１０μｍ）より大きな値であるが、レーザスポット照射によって基板上の表面改質が行われ、溶液の付着性が向上しているので、多少の溶液噴射の着弾位置精度が悪くても、表面の改質部がガイドとなって、レーザスポット照射パターンに沿った良好な溶液パターン形成が実現する。
【００９６】
すなわち、図１１，１２，１６に示すように、基体１４上に機能性材料を含有する溶液５６を噴射付与し、その溶液５６中の揮発成分を揮発させ、固形分を基体１４上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、基体１４に対して機能性材料を含有した溶液５６を噴射する噴射ヘッド１１と、その噴射ヘッド１１に溶液付与情報を入力する情報入力手段（コンピュータ２０）とを有し、噴射ヘッド１１は、キャリッジ（保持手段）１２に搭載されて基体１４に相対する位置に配されるとともに、基体１４と相対移動を行いながら、コンピュータ２０により入力された溶液付与情報に基づいて基体１４の所望の位置に溶液５６を噴射する機能性基体製造装置であって、キャリッジ１２に基体１４上にレーザ光を照射するレーザ光照射ヘッドユニット（レーザ光照射手段）２３を搭載して、そのレーザ光照射ヘッドユニット２３によって基体１４表面１４ａに照射されるレーザ光の軌跡に沿って噴射ヘッド１１が溶液５６を付与し、レーザ光照射ヘッドユニット２３は、そのレーザ光照射ヘッドユニット２３に備えるレーザ光出射面２３ｅと基体１４の表面１４ｅとの距離Ｌが、噴射ヘッド１１にて噴射された溶液ドット径ＳＤより大きくするようにキャリッジ１２に取り付ける。
【００９７】
また、本発明では、レーザスポット照射１回につき、溶液の１ドットが対応するのではなく、レーザスポット照射回数は、噴射ヘッドから噴射される溶液の噴射回数以上としている。これはレーザパルス発振能力が溶液噴射頻度よりも高いのみならず、レーザスポット照射回数を増やすことにより、表面改質性能が向上し、より効果的に前処理（溶液付着性能向上）を行うことができるからである。
【００９８】
（第３の実施の形態）
ところで、このような跳ね返りミストを、顕微鏡下でその挙動を観察しているときに気付いたことであるが、跳ね返り後の浮遊ミストは、ほぼ形成される溶液の単独のドット径（今ここでは約Φ１５μｍ）ほどの大きさのミスト雲として３次元空間領域に浮遊、存在する。よってこの浮遊ミスト雲によるレーザ光学系の汚染についても考慮する必要がある。
このような浮遊ミスト雲は噴射ヘッドの吐出口部近傍に存在するため、本発明では図１６に示したような構成において、レーザ光照射ヘッドユニット（レーザ光照射手段）２３はそのレーザ光照射部２３Ｅの出射面（レーザ光出射面）２３ｅと噴射ヘッド１１の吐出口部１１Ｅの吐出面１１ｅとの距離（両ユニットの先端部の空隙２６）ＬＧが、噴射された溶液ドット径ＳＤより大となるようにして、保持手段に取り付けた構成としている。この程度の離間距離以上とした構成とすることにより、浮遊ミスト雲によるレーザ光照射ヘッドユニット２３（レーザ光学系）の汚染を回避することができる。
【００９９】
すなわち、図１１，１２，１６に示すように、基体１４上に機能性材料を含有する溶液５６を噴射付与し、その溶液５６中の揮発成分を揮発させ、固形分を基体１４上に残留させることによって機能性基体を製造する機能性基体製造装置において、基体１４に対して機能性材料を含有した溶液５６を噴射する噴射ヘッド１１と、その噴射ヘッド１１に溶液付与情報を入力する情報入力手段（コンピュータ２０）とを有し、噴射ヘッド１１は、キャリッジ（保持手段）１２に搭載されて基体１４に相対する位置に配されるとともに、基体１４と相対移動を行いながら、コンピュータ２０により入力された溶液付与情報に基づいて基体１４の所望の位置に溶液５６を噴射する機能性基体製造装置であって、キャリッジ１２に基体１４上にレーザ光を照射するレーザ光照射ヘッドユニット（レーザ光照射手段）２３を搭載して、そのレーザ光照射ヘッドユニット２３によって基体１４表面１４ａに照射されるレーザ光の軌跡に沿って噴射ヘッド１１が溶液５６を付与し、レーザ光照射ヘッドユニット２３は、そのレーザ光照射ヘッドユニット２３に備えるレーザ光照射部２３Ｅと噴射ヘッド１１の吐出口部１１Ｅとの距離ＬＧが、噴射ヘッド１１にて噴射された溶液ドット径ＳＤより大きくするようにキャリッジ１２に取り付けられる。
【０１００】
（実施例）
次にこのような本発明の製造装置を用いて機能性素子として有機ＥＬ素子を形成した場合の条件の１例を以下に示す。
使用した噴射ヘッドならびにレーザ光照射ヘッドユニットは上記配線パターン形成時と同じものを使用し、パルス照射条件や噴射条件も同じである。
使用した溶液は、Ｏ−ジクロロベンゼン／ドデシルベンゼンの混合溶液にポリヘキシルオキシフェニレンビニレンを０．１重量パーセント混合した溶液である。
１対のＩＴＯ電極パターンを形成し、その間に、レーザスポット照射、ならびに上記溶液のドットパターンを形成したところ、高精度なパターンの有機ＥＬ素子ができた。その後、ＩＴＯ電極にアルミニウムよりリード線を引き出し、１０Ｖの電圧を印加したところ、良好に橙色の発光が得られた。
【０１０１】
ところで、図３、図４で液滴が基板面に斜めに噴射する図を示したが、これは検出光学系３２と、噴射ヘッド３３を併せて図示するためにこのように液滴が斜めに飛翔している図としたが、実際には基板に対してほぼ垂直に当たるように噴射付与するようにしている。また、実施例で説明した噴射ヘッドは全てピエゾ素子を利用した噴射ヘッドであるが、サーマル方式（バブル方式）の噴射ヘッド、あるいは他の方式であってもいいのはいうまでもない。
なお、機能性素子として発光素子を形成した場合、形成された発光素子基板はその後、ガラスあるいはプラスチック等の透明カバープレートを対向配置、ケーシング（パッケージング）することにより、ディスプレイ装置して活用される。
また、単にディスプレイ装置に適用するのみならず、機能性素子として有機トランジスタなども本発明の手法を利用して好適に製作される。さらに、噴射溶液としてレジスト材料などを用いることによって、レジストパターンやレジスト材料による３次元構造体を形成する場合にも適用され、本発明でいうところの機能性素子とは、このようなレジスト材料のような樹脂材料によって形成される膜パターンあるいは３次元構造体も含むものである。
【０１０２】
さらに、実施例であげた端子（電極パターン）はＩＴＯによって形成されるものに限定されるものではなく、通常のＡｌ、Ａｕ等の金属薄膜であってもよい。
またこれらの電極パターンは、通常は蒸着等の薄膜形成プロセスおよびフォトリソグラフィー、エッチング等のパターン形成によって形成されるが、これらの電極パターン形成においても本発明を適用して、レーザ光照射ならびに金属微粒子を分散させた溶液の噴射によって形成するのもよい方法である。
【０１０３】
以上の説明より明らかなように本発明では、レーザ光出射部と基体の距離、あるいはレーザ光出射部と噴射ヘッドの吐出口部の距離を最適化したので、あるいは溶液を噴射した際に発生する浮遊ミストや基体からの跳ね返りミストがレーザ光照射部に悪影響を及ぼしたりするということを回避でき、それらの機能を安定して発揮し、かつ高い信頼性で動作できるようになり、高精度なドットパターンを形成された高品質な機能性基体を得ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の機能性基体製造装置によって形成されるパターン配線の例を説明するための図である。
【図２】本発明のパターン配線基板またはデバイス基板を製造する機能性基体製造装置の一実施例を説明するための図である。
【図３】本発明のパターン配線基板またはデバイス基板を製造する機能性基体製造装置の他の実施例を説明するための図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、本発明のパターン配線基板またはデバイス基板の製造に適用される液滴付与装置を示す概略構成図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、本発明に好適に使用されるピエゾ素子利用の噴射ヘッドの液滴噴射原理を説明する図である。
【図６】本発明に好適に使用されるピエゾ素子利用の噴射ヘッドの構造を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に好適に適用されるサーマル方式（バブル方式）の液体噴射ヘッドの例である。
【図８】マルチノズル型の液体噴射ヘッドをノズル側から見た図である。
【図９】マルチノズル型の液体噴射ヘッドを噴射する溶液ごとに積層し、ユニット化した図である。
【図１０】図９のユニット化したヘッドの斜視図ある。
【図１１】本発明のレーザ光照射手段を搭載したパターン配線基板またはデバイス基板を製造する機能性基体製造装置の模式図である。
【図１２】本発明の機能性基体製造装置によって形成されるパターン配線基板の形成されたパターンの図である。
【図１３】本発明の機能性基体製造装置によって形成されるパターン配線基板のパターンを形成する形成方法を説明するための図であり、１対の端子電極を示している。
【図１４】本発明の機能性基体製造装置によって形成されるパターン配線基板のパターンを形成する形成方法を説明するための図であり、レーザ光照射により前処理を行った場合の照射パターン（照射領域）を示している。
【図１５】本発明の機能性基体製造装置によって形成されるパターン配線基板のパターンを形成する形成方法を説明するための図であり、レーザ光照射により前処理を行った領域に溶液を噴射付与してパターン形成を行ったことを示す図である。
【図１６】本発明の機能性基体製造装置の噴射ヘッドとレーザ光照射ヘッドユニットを搭載したキャリッジ部分の拡大図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１    ノズル（液体噴射ヘッド）
１１    吐出ヘッドユニット（噴射ヘッド）
１１Ｅ    吐出口部
１１ｅ    吐出面
１２    キャリッジ（保持手段）
１３    基板保持台
１４    基板（基体）
１４ａ    表面
１５    機能性材料を含有する溶液の供給チューブ
１６    信号供給ケーブル
１７，２１    コントロールボックス
１８    Ｘ方向スキャンモータ
１９    Ｙ方向スキャンモータ
２０    コンピュータ
２２    基板位置決め／保持手段
２３    レーザ光照射ヘッドユニット（レーザ光照射手段）
２３Ｅ    レーザ光照射部
２３ｅ    出射面（レーザ光出射面）
２４    レーザ光制御信号ケーブル
２５    コントロールユニット
２６    空隙
２８    空気層
２９    キャップ
３０    回転軸
３１    ヘッドアライメント制御機構
３２    検出光学系
３３    噴射ヘッド
３４    ヘッドアライメント微動機構
３６    画像識別機構
３７    ＸＹ方向走査機構
３８    位置検出機構
３９    位置補正制御機構
４０    噴射ヘッド駆動・制御機構
４１    光軸
４２    素子電極
４３    液滴
４４    液滴着弾位置
４５    流路  
４６    ピエゾ素子
４９    補助容器
５０    補助容器液面
５１    液容器
５２    容器保持部材
５３    容器保持部材の縁
５４    ポンプ
５６    溶液
５７    フィルター
６５    ノズル
６６    発熱体基板
６７    蓋基板
６８    シリコン基板
６９    個別電極
７０    共通電極
７１    発熱体  
７４    溝
７５    凹部領域
７６    溶液流入口
ＬＤ    レーザスポット径
ＳＤ    溶液ドット径
【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５】
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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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