(57)【要約】【課題】所定のパターン形成予定部に対応した良好なパターン形成をすることができるパターン形成装置及びパターン形成方法を提供することである。【解決手段】実施形態のパターン形成方法は、インクジェット方式により対象物のパターン形成予定部の周りに撥液性を有するコーティング材を塗布する表面処理工程と、前記表面処理工程の後にインクジェット方式により前記対象物の前記パターン形成予定部にパターン形成用材を塗布するパターン形成工程と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット方式により対象物のパターン形成予定部の周りに撥液性を有するコーティング材を塗布する表面処理工程と、
前記表面処理工程の後にインクジェット方式により前記対象物の前記パターン形成予定部にパターン形成用材を塗布するパターン形成工程と、を備えることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記パターン形成工程に用いるパターン形成予定部の情報に基づいて、前記コーティング材が少なくとも前記パターン形成予定部の両脇に塗布されるように、前記表面処理における塗布条件を設定することを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記対象物の表面の凹凸を含む表面特性情報に基づいて、前記表面処理における前記コーティング材の塗布条件を設定することを特徴とする請求項１または２記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記対象物の表面に平坦な部位と段差部分とが存在する場合に、前記段差部分において前記平坦な部位とは異なる塗布条件となるように、前記表面処理における前記塗布条件を設定することを特徴とする請求項３記載のパターン形成方法。
【請求項５】
配線用材の液滴を対象物上に噴射する第１の液滴噴射ヘッドと、
表面処理用の撥液性を有するコーティング材の液滴を前記対象物上に噴射する第２の液滴噴射ヘッドと、
前記第１及び第２の液滴噴射ヘッドの動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１の液滴噴射ヘッドで対象物上にパターン形成を行う前に、前記対象物の表面特性情報と、前記パターン形成工程に用いるパターン形成情報とに応じて決定される塗布条件に基づいて、前記第２の液滴噴射ヘッドで前記対象物上のパターン形成予定部の周りに撥液性を有するコーティング材を塗布する表面処理を行うことを特徴とするパターン形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、パターン形成方法及びパターン形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴噴射装置を用いて対象物に配線用材液体を噴射して電子部品回路の配線形成を行うパターン形成装置及びパターン形成方法が知られている。この種のパターン形成方法及びパターン形成装置では、表面張力等の影響により線幅が変化してしまう場合があり、特に粘性の低い液体を用いる場合には線幅の制御が難しい。このため、配線が膨らむバルジや、配線が途切れる断線が生じ、パターン形成に不具合が生じる場合がある。これらの不具合を防ぐために、表面処理を施すことが行われている（例えば特許文献１参照）。例えば、予め基板の一定の領域に撥液性を持たせるためのコーティング液をインクジェット方式により均一に塗布し、これを乾燥させ、表面状態を制御した後、パターン形成用液体材料を吐出、乾燥、焼成することによってパターン形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５５００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、所定のパターン形成予定部に対応した良好なパターン形成をすることができ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である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態のパターン形成方法は、インクジェット方式により対象物のパターン形成予定部の周りに撥液性を有するコーティング材を塗布する表面処理工程と、前記表面処理工程の後にインクジェット方式により前記対象物の前記パターン形成予定部にパターン形成用材を塗布するパターン形成工程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実施形態にかかるパターン形成装置の装置構成を示す概略説明図。
【図２】同実施形態にかかるパターン形成装置の処理工程を示す説明図。
【図３】同実施形態にかかるパターン形成装置の処理条件を示す説明図。
【図４】同実施形態にかかる表面処理工程を示す説明図。
【図５】同実施形態にかかる表面処理工程を示す説明図。
【図６】同実施形態にかかる配線パターン形成工程を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施形態かかるパターン形成方法及びパターン形成装置について、図１乃至図６を参照して説明する。各図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ互いに直交する３方向を示す。また、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。
【０００８】
図１に示すように、本発明の実施の一形態に係るパターン形成装置としての液滴噴射装置１は、基板２を保持してこの基板２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる基板移動機構６と、基板２に向けて液滴を噴射する複数の液滴噴射ヘッド７Ａ，７Ｂをそれぞれ有する複数のヘッドユニット８Ａ，８Ｂと、ヘッドユニット８Ａ，８ＢをＸ軸、及びＹ軸方向に移動させるユニット移動機構９と、を備えている。
【０００９】
さらに、液滴噴射装置１は、液滴噴射ヘッド７Ａ，７Ｂに液体を供給する供給ユニット４と、液体を収容する複数のバッファタンク１１Ａ，１１Ｂ等が設けられている。
【００１０】
液滴噴射ヘッド７Ａ（第２の液滴噴射ヘッド）は、撥液性材を含む液体であるコーティング材を液滴として基板２に向けて噴射する。液滴噴射ヘッド７Ｂ（第１の液滴噴射ヘッド）は、配線パターン形成用の液体である配線用液体（パターン形成用材）を液滴として基板２に向けて噴射する。
【００１１】
基板移動機構６は、Ｙ軸方向移動テーブル１３、Ｘ軸方向移動テーブル１４及び基板保持テーブル１５が積層されている。Ｙ軸方向移動テーブル１３、及びＸ軸方向移動テーブル１４は、例えば送りネジと駆動モータとを用いた送り機構（図示せず）によりガイド溝に沿ってＹ軸、Ｘ軸方向にそれぞれ移動する。基板保持テーブル１５は、Ｘ軸方向移動テーブル１４の上面に固定され、基板２を吸着する吸着機構（図示せず）により上面に基板２を固定して保持する。吸着機構としては、例えばエアー吸着機構等を用いる。
【００１２】
ユニット移動機構９は例えば送りネジと駆動モータとを用いた送り機構（図示せず）によりガイド溝に沿ってＸ軸方向に移動するベース板１８を備えている。このベース板１８の前面にヘッドユニット８Ａ，８Ｂが取付けられている。
【００１３】
ヘッドユニット８Ａは、液滴噴射ヘッド７Ａと、その液滴噴射ヘッド７Ａを移動可能に支持する支持機構１９と、基板２上のアライメントマークを撮像する撮像部２０とを具備している。
【００１４】
同様に、ヘッドユニット８Ｂは、液滴噴射ヘッド７Ｂと、その液滴噴射ヘッド７Ｂを移動可能に支持する支持機構１９と、基板２上のアライメントマークを撮像する撮像部２０とを具備している。
【００１５】
液滴噴射ヘッド７Ａ，７Ｂは、ヘッドユニット８Ａ，８Ｂの先端に着脱可能に設けられている。この液滴噴射ヘッド７Ａ，７Ｂは、液滴が吐出される複数のノズルが形成されたノズル面１７を有している。各ノズルは、ノズル面１７に所定ピッチで一直線上に設けられている。ここで、例えば、ノズルの直径は数μｍから数十μｍ程度であり、ノズルのピッチ間隔は数十μｍから数百μ程度である。液滴噴射ヘッド７Ａ，７Ｂは、各ノズルから液滴を基板２に向けて噴射し、基板２の表面に、例えばコーティング液や配線のパターン等を塗布する。
【００１６】
支持機構１９は、基板２の表面に対して垂直方向、すなわちＺ軸方向に液滴噴射ヘッド７Ａ，７Ｂを移動させるＺ軸方向移動機構と、液滴噴射ヘッド７Ａ，７ＢをＹ軸方向に移動させるＹ軸方向移動機構と、液滴噴射ヘッド７Ａ，７Ｂをθ方向に回転させるθ方向回転機構とを備えている。これにより、液滴噴射ヘッド７Ａ，７Ｂは、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に移動可能であり、θ軸方向に回転可能になっている。
【００１７】
撮像部２０は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ等を有して構成され、液滴噴射ヘッド７Ａ，７Ｂに固定して設けられている。この撮像部２０は、液滴噴射ヘッド７Ａ，７Ｂと共に移動し、基板２上に設けられた複数のアライメントマークをそれぞれ対向する位置から撮像する。この撮像部２０により撮像された各アライメントマークに基づいて、基板２の位置補正が行われる。
【００１８】
供給ボックス４の内部には、液体を収容するタンク２５Ａ、２５Ｂが着脱可能に取付けられている。タンク２５Ａ，２５Ｂは、供給パイプ２６Ａ，２６Ｂによりバッファタンク１１Ａ，１１Ｂを介して液滴噴射ヘッド７Ａ，７Ｂに接続されている。すなわち、液滴噴射ヘッド７Ａ，７Ｂは、タンク２５Ａ，２５Ｂからバッファタンク１１Ａ，１１Ｂを介して塗布材及びコーティング液の供給を受ける。
【００１９】
架台５の内部には、液滴噴射装置１の各部を制御するための制御部２７及び各種のプログラムを記憶する記憶部（図示せず）等が設けられている。制御部２７は、各種のプログラムに基づいて、各種のプログラムに基づいて、各部の駆動制御等を行う。例えば各テーブル１３，１４の移動制御、ベース板１８の移動制御、支持機構１９の駆動制御等を行う。これにより、基板保持テーブル１５上の基板２と、液滴噴射ヘッド７Ａ，７Ｂとの相対位置を変化させる。また、制御部２７は、各種のプログラムに基づいて液滴噴射処理を実行する。
【００２０】
次に、パターン形成方法について図２を参照して説明する。本実施形態に係るパターン形成方法はインクジェット方式で所定のパターン情報に基づいて基板のパターン形成予定部Ａ１の周りにコーティング用液体を塗布して基板２表面のぬれ性を制御する表面処理工程と、表面処理工程の後に前記パターン情報に基づいてインクジェット方式でパターン予定部位に配線用液体を塗布する配線パターン形成工程と、を備える。
【００２１】
まず、制御部２７は、予め記憶領域に記憶され、あるいは設定されたパターン情報を検出する（ＳＴ１）。パターン情報は例えば配線パターン形成を行うパターン形成予定部Ａ１を示す情報であり、個々の製品に応じて設定されている。
【００２２】
ついで、制御部２７は、予め設定入力されて記憶部に記憶された基板特性情報を検出する（ＳＴ２）。基板特性情報としては、例えば予め形成されている下地配線によって生じる段差などの基板の表面の凹凸を含むＣＡＤ情報である。
【００２３】
制御部２７は、これらパターン情報と基板特性情報を照合してコーティング材の塗布パターン及び塗布条件を決定する（ＳＴ３）。
【００２４】
例えば配線用パターン形成のためのパターン情報を反転させ、パターン形成予定部Ａ１の周りをコーティング材の塗布パターンとして設定する。ここではパターン形成予定部Ａ１のラインの両脇をコーティング材の塗布パターンとして設定する。
【００２５】
また、基板特性情報を用いて基板２の凹凸に応じた塗布条件を決定する。例えば図３に示すように、インクジェット方式で塗布する基板２には、下地配線２ａなどが存在し、その影響で境界部分にＺ方向に３〜５μｍの段差２ｂが生じる場合がある。このような表面特性では段差２ｂの下部で線幅の膨れが発生しやすく、段差２ｂの上部でパターン切れが発生しやすい。このため、本実施形態では、基板特性情報に基づいて、基板の表面に段差２ｂがある場合には配線不良が生じやすい段差２ｂにおいて、平坦部分よりも塗布ピッチを狭く設定する。
【００２６】
例えば図３に示すように塗布ピッチは例えば基板２の平坦部分ではＰ１とし、段差２ｂの部分においてはＰ１の半分のピッチＰ２に設定する。このような条件設定により、コーティング材が高精度に着弾されるため、線幅の膨れやパターン切れを防止することができる。
【００２７】
以上によりコーティング材の塗布パターン及び塗布条件が決定する。そして、図２に示すように、決定された塗布パターン及び塗布条件に基づいて、位置決め工程、コーティング材塗布工程、乾燥工程、を順次行う。
【００２８】
位置決め工程（Ｓ４）では、Ｙ軸方向移動テーブル１３及びＸ軸方向移動テーブル１４を駆動制御し、加えて、ヘッドユニット８の撮像部２０の駆動制御し、基板２上のアライメントマークを撮像し、基板保持テーブル１５上の基板２の位置調整を行う。
【００２９】
ついで、制御部２７は、塗布ボックス３の各部を駆動制御し、基板保持テーブル１５上の基板２に対する液滴の塗布を行う液滴塗布動作を行う。詳しくは、制御部２７は、Ｙ軸方向移動テーブル１３及びＸ軸方向移動テーブル１４を駆動制御し、加えて、ヘッドユニット８の液滴噴射ヘッド７Ａを駆動制御し、液滴噴射ヘッド７Ａにより塗布対象物である基板２に向かって液滴を噴射する液滴噴射動作を行う。これにより、液滴噴射ヘッド７Ａは、コーティング材の液滴を各ノズルからそれぞれ吐出し、移動する基板２にそれらの液滴を着弾させ、所定のパターンのドット列を順次形成する。
【００３０】
本実施形態ではまず２回の塗布工程に分けてコーティング材の塗布を行う。まず図４に示すように、所定の塗布ピッチで配線パターンの両脇にコーティング材の液滴Ｌ１を着弾させる第１塗布を行い（Ｓ５）、コーティング材を乾燥させる（Ｓ６）。
【００３１】
ついで、図５に示すように第１の塗布処理の着弾位置から塗布ピッチの半分の距離ずらした位置に位置決めし（Ｓ７）、さらに同様の塗布ピッチで配線パターンの両脇にコーティング材の液滴Ｌ２を着弾させる第２塗布を行い（Ｓ８）、コーティング材を乾燥させる（Ｓ９）。
【００３２】
以上により、図５に示すように、２回に分けて着弾されたコーティング材の液滴Ｌ１，Ｌ２が連結し、パターン形成予定部Ａ１に沿ってその両脇に、撥水性のコーティング材が塗布される表面処理が完成する。以上によりパターン形成予定部Ａ１の両脇の濡れ性を低くすることでその後の処理で着弾される液滴をはじき、中央のパターン形成予定部Ａ１に液滴が保持されやすくなる。
【００３３】
ついで、液滴噴射ヘッド７２により、上記コーティング材の塗布と同様に、パターン情報と基板特性情報を照合して配線パターン形成用材の塗布パターン及び塗布条件を決定し（ＳＴ１０）、決定された塗布条件に基づいて、位置決め工程（Ｓ１１）、配線パターン用材料塗布工程（Ｓ１２）、乾燥工程（Ｓ１３）、を順次行い配線パターン形成用材の塗布処理を行う。
【００３４】
すなわち、制御部２７は、塗布ボックス３の各部を駆動制御し、基板保持テーブル１５上の基板２に対する液滴の塗布を行う液滴塗布動作を行う。詳しくは、制御部２７は、Ｙ軸方向移動テーブル１３及びＸ軸方向移動テーブル１４を駆動制御し、加えて、ヘッドユニット８Ｂの液滴噴射ヘッド７Ｂを駆動制御し、液滴噴射ヘッド７Ｂにより塗布対象物である基板２に向かって配線用材の液滴Ｌ３を噴射する液滴噴射動作を行う。液滴噴射ヘッド７Ｂは、液滴を各ノズルからそれぞれ吐出し、移動する基板２にそれらの液滴Ｌ３を着弾させ、パターン形成予定部Ａ１に所定のパターンのドット列を順次形成する。このとき、図５に示すように基板２上にはパターン形成予定部Ａ１の両脇に撥液性を有するコーティング材が塗布されているので、その間のパターン形成予定部Ａ１のライン上に、配線用材の液滴Ｌ３が保持される。
【００３５】
以上により、図６に示すように、表面処理された基板２の表面において、撥水性のコーティング材に囲まれたパターン予定部Ａ１に導電性材を含む配線用液体が塗布され、着弾された液滴Ｌ３が連続して配線パターンが形成される。なお、配線用液体の着弾径や粘性に基づいて必要であればコーティング材と同様に２回以上に分けて配線用材の塗布処理を行ってもよい。なお、図６においては説明のためコーティング材の液滴Ｌ１，Ｌ２によるドット列を省略しているが、実際には図５に示すドット列が形成されたまま残っている。
【００３６】
本実施形態にかかるパターン形成方法によれば、基板表面上に所定の配線パターン形成を行う前に、基板上のパターン形成予定部Ａ１の周りに撥液性を有するコーティング材を塗布して基板表面のぬれ性を制御することで、配線パターン形成用材を塗布した際に配線パターン形成用材の液体を所望のパターン形成予定部Ａ１上に確実に保持することが出来る。このため、例えば対象物の表面の条件や表面張力等の他の処理条件影響により線幅が変化してしまうのを防ぎ、高い表面処理効果を得られる。したがって断線やバルジを確実に防止することができ、粘性の低い液体を用いた場合にあっても良好な配線パターンが得られる。
【００３７】
さらに上記実施形態にでは基板表面の凹凸を含む基板特性に応じて処理条件を設定することで、より良好な配線パターン形成が可能となる。
【００３８】
また、配線パターン形成に用いるパターン情報や予め記憶されたＣＡＤデータから抽出した基板特性情報を用いてコーティング材の塗布条件を決定することとしたため、情報を共通して用いることでコーティング材塗布の最適な条件を容易に設定できる。
【００３９】
さらに、上記実施形態ではインクジェット方式で表面処理を行うため、露光装置等の高額な装置が不要であり、安価で実現可能である。
【００４０】
なお、上記実施形態ではパターン情報を反転して、パターン形成予定部Ａ１の両脇に一列ずつコーティング材を塗布するように塗布条件を設定した場合を例示したが、これに限られるものではない。他の実施形態として、パターン情報を反転してパターン形成予定部Ａ１を避けた領域にコーティング材を塗布することとしてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態ではＣＡＤデータから抽出した表面特性情報によって、段差部と平坦部においてピッチを変更して条件の最適化を行った場合を例示したが、これに限られるものではない。他の実施形態として段差部と平坦部において例えば塗布順序等を変更することにより、条件の最適化を行ってもよい。
【００４２】
本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４３】
Ａ１…パターン形成予定部、１…液滴噴射装置、２…基板、２ａ…下地配線、２ｂ…段差、７Ａ．７Ｂ…液滴噴射ヘッド、８Ａ．８Ｂ…ヘッドユニット、２７…制御部。
【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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